KR100942425B1 - 유체방울의 정렬 및 그 체적공차 및 오류로 인한 악영향을 감소시키기 위한 마스킹을 갖춘 산업용 미세적층장치 및 그 방법 - Google Patents

유체방울의 정렬 및 그 체적공차 및 오류로 인한 악영향을 감소시키기 위한 마스킹을 갖춘 산업용 미세적층장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

미세적층시스템(microdeposition system)은 기판상에 유체재료 방울들을 미세적층하여 구조물패턴을 형성하는 것이다. 미세적층헤드의 오동작 노즐로 인해서 일어나는 결함의 밀도를 감소시키기는 구조물패턴용 마스크를 발생시킨다. 이 마스크를 기초로 해서 기판상에 유체재료 방울들을 미세적층하여 구조물패턴의 하부구조물을 형성한다. 미세적층헤드의 노즐들 중에서 하나를 구조물패턴의 각 하부구조물에 지정한다. 노즐들은 무작위적으로 또는 기타의 기능들을 사용해서 지정될 수 있다. 마스크 내에 지정되는 노즐들은 미세적층헤드의 다수의 동작주기들 중 하나에 지정된다.
미세적층, 유체재료, 방울, 미세적층헤드, 마스크, 구조물패턴, 노즐, 하부구조물, 결함밀도, 동작주기, 화소, 마스크발생모듈, 위치제어모듈

Description

유체방울의 정렬 및 그 체적공차 및 오류로 인한 악영향을 감소시키기 위한 마스킹을 갖춘 산업용 미세적층장치 및 그 방법{INDUSTRIAL MICRODEPOSITION APPARATUS INCLUDING MASKING TO REDUCE THE IMPACT OF DROPLET ALIGNMENT AND DROPLET VOLUME TOLERANCES AND ERRORS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 미세적층시스템(microdeposition system)에 관한 것으로서, 특히 인쇄회로기판, 폴리머발광표시장치(Polymer Light Emitting Display;PLED), 및 기타 유체재료의 적층을 필요로 하는 전자장치들을 제작하는데 사용하는 미세적층시스템을 위한 마스크발생장치에 관한 것이다.
기판상에 작은 크기의 미세구조물들(microstructures)을 제조하는 여러 가지 기술들이 개발되어있다. 대표적으로 이러한 미세구조물들은 전자회로의 하나 또는 그 이상의 층들을 형성하는 것이다. 이들 구조물의 예로서는 폴리머발광 표시장치, 액정표시(LCD)장치, 인쇄회로기판 등을 들 수 있다. 이러한 제조기술들의 대부분은 사용비용이 비교적 많이 듦과 아울러 제조설비비용을 점진 상각하기 위해서는 높은 생산량을 필요로 한다.
기판상에 미세구조물들을 형성하는 기술들은 스크린인쇄(screen printing)를 포함한다. 스크린인쇄시에 미세한 망상스크린을 기판상에 배치한다. 이 스크린을 통해서 형성된 패턴에 따라서 유체재료가 기판상에 미세적층되는 것이다. 스크린인쇄는 스크린과 기판간의 접촉을 필요로 한다. 물론, 스크린과 유체재료간의 접촉도 일어나기 때문에 기판과 유체재료 모두가 오염된다.
기판상에 미세구조물들을 형성하는데 사용되는 또 다른 기술로서 광식각법(photolithography)이 있다. 물론, 몇 가지 장치들의 제조에는 광식각법을 쓸 수가 없다. 광식각법을 사용하는 제조공정에서는 기판상에 광경화성수지(photoresist)를 적층해야 한다. 광경화성수지 재료는 빛에 노출되어 경화되는 것이다. 광경화성수지를 빛에 선택적으로 노출시키기 위해서 일정한 패턴의 마스크를 사용한다. 광경화성수지의 빛에 노출된 부분은 경화되고 비노출 부분은 경화되지 않는다. 경화되지 않은 부분들은 기판에서 제거된다. 광경화성수지의 일부가 제거되면 그 밑에 존재하는 기판의 표면은 노출된다. 경화된 광경화성수지의 부분들은 기판상에 남는다. 이렇게 해서 광경화성수지층의 노출패턴을 통해서 또 다른 재료를 기판상에 미세적층한 후에, 광경화성수지의 경화부분을 제거한다.
광식각법은 회로기판 상에 신호선과 같은 수많은 미세구조물들을 제조하는데 성공적으로 사용되어왔다. 그러나, 광식각법은 기판과 그 위에 형성되는 재료를 오염시키게 된다. 광식각공정의 비용은 비교적 적은 양을 제조할 때에는 비경제적이다.
미세구조물들을 형성하는데 사용되는 또 다른 방법으로 스핀피복법(spin coating)이 있다. 스핀피복법은 기판을 회전시킴과 동시에 그 기판의 중심부에서 유체재료를 퇴적 시키는 것이다. 유체재료는 그 기판의 회전운동에 의해서 기판의 표면을 가로질러서 균일하게 퍼지게 된다. 스핀피복법 또한 비용이 많이 드는 공정인데, 왜냐하면 유체재료의 대부분이 기판상에 남아있지 않게 되기 때문이다. 기판의 전 표면을 균일하게 피복해야 하기 때문에 부가적인 재료의 소모가 있게 된다. 레이저융제법(laser ablation)을 사용해서 재료를 제거할 수 있지만 고가의 장비가 필요하다. 아울러, 스핀피복법은 기판의 크기를 대략 12 미만으로 제한하기 때문에 PLED 텔레비전과 같이 더 큰 장치들에는 적합하지 않다.
기판에 유체재료를 미세적층하는 것에 관해서 상세히 공개하고 있는 출원들을 열거하면, 미국에 2003년 11월 26일 출원된 출원번호 제10/479,322호(발명의 명칭 : 상호 교체 가능한 미세적층헤드 장치 및 방법; Interchangeable Microdeposition Head Apparatus and Method), 미국특허등록번호 제7,449,070호(발명의 명칭 : 미세적층제어시스템을 위한 파형발생기; Waveform Generator for Microdeposition Control System), 미국특허등록번호 제7,244,310호(발명의 명칭 : 미세적층제어시스템에서 해상도를 개선하기위한 오버클락킹;Over-Clocking in a Microdeposition Control System), 미국특허등록번호 제7,270,712호(발명의 명칭 : 폴리머발광다이오드표시장치, 인쇄회로기판 등을 위한 산업용 미세적층시스템; Industrial Microdeposition System for Polymer Light Emitting Diode Displays, Printed Circuit Boards and The Like)가 있다.
이들 출원에는 다수의 노즐들을 갖는 미제적층헤드를 사용해서 기판에 유체재료를 적층하는 것이 개시되어있다. 노즐들을 정렬함과 아울러/또는 미세적층헤드에서 발사되는 방울들의 모양을 조정하는 여러 가지 방식들이 공개되어 있다. 이러한 방식들은 기판에 방출되는 방울들을 균일하게 정렬하는 것을 개선하고 있지만, 그럼에도 불구하고 방울의 크기와 정렬에 불균일성이 존재한다.
본 발명에 의한 미세적층장치 및 방법은 기판상에 유체재료 방울들(droplets)을 적층하여 구조물패턴(feature pattern)을 형성하는 것이다. 기판을 위한 구조물패턴은 초기에 결정된다. 구조물패턴용 마스크는 미세적층헤드의 오동작 노즐 및/또는 공차변화로 인해서 일어나는 결함밀도를 감소시키기 위해 발생시킨다. 이 마스크를 기초로 해서 기판상에 유체재료 방울들을 적층하여 구조물패턴의 하부구조물들(sub-features)을 형성한다.
다른 특징들을 보면, 미세적층헤드의 노즐들 중에서 하나를 구조물패턴내의 하부구조물들의 각각에 지정하는 것이다. 이 노즐들을 지정하는 단계는 하부구조물들을 위해서 지정되는 노즐을 무작위로 정하는 것이다. 또한, 마스크 내에서 지정된 노즐들은 미세적층헤드의 다수의 동작주기들 중 하나에 지정한다.
또 다른 특징들을 보면, 미세적층 동작주기는 미세적층헤드를 상기 기판에 대하여 일직선 방향으로 이동시키는 것과 기판을 미세적층헤드에 대하여 일직선 방향으로 이동시키는 것 중에서 적어도 하나에 의해서 수행하는 방법.
또 다른 특징들을 보면, 하부구조물들 중 적어도 하나는 다수의 방울들을 여러 층으로 적층하여 형성하는 것이다. 마스크는 상기한 다층으로 된 하부구조물의 각각의 층에 다른 노즐을 지정한다.
또 다른 특징들을 보면, 구조물패턴은 전기장치의 한 구성부분을 형성할 수 잇다. 전기장치는 폴리머발광다이오드, 광패널, 집적회로장치, 또는 인쇄회로기판 일 수 있다. 유체재료 방울들로 발광기(light emitter), 전기도체, 전기통로 (electrical trace), 절연체, 납땜돌기(solder bump), 결합선(bondwire), 도금(plating), 연결장치, 캐패시터, 저항기 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.
또 다른 특징들을 보면, 마스크는 구조물패턴을 미세적층하는데 필요한 미세적층 동작주기의 수를 증가시키고, 각 미세적층 동작주기 중에 미세적층헤드의 노즐들의 반복발사를 감소시키는 것이다.
본 발명의 적용분야에 관해서 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 상세한 설명과 구체적인 실 예들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 것이나, 설명을 위한 것일 뿐이지 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 는 본 발명에 의한 미세적층장치의 일 예를 기능적으로 도시한 블록도.
도 2는 제 1 도의 미세적층장치를 위한 마스크발생모듈을 포함하는 제어장치를 기능적으로 도시한 블록도.
도 3은 각 노즐을 위하여 다른 발사파형을 발생시킬 수 있는 파형발생기의 블록도.
도 4는 일 예의 노즐발사파형의 상승기울기, 지속시간, 작동시점 및 하강기울기를 도시한 도면.
도 5A 및 5B는 미세적층헤드의 간격조정(pitch adjustment)을 도시한 도면.
도 6은 유체재료 방울들로 형성되는 하부구조물들을 포함하여 기판상에 미세적층되는 구조물패턴의 일 예를 도시한 도면.
도 7은 제 6 도의 구조물패턴의 일부를 도시한 도면.
도 8은 기판상에 마스킹없이 미세적층동작을 일회 수행했을 경우의 하부구조물의 적층부를 도시한 도면.
도 9는 하나 또는 그 이상의 노즐의 정렬불량 및/또는 방울형성불량으로 인한 결함의 악영향을 감소시키기 위해서 일 예의 마스크를 사용해서 기판상에 미세적층한 하부구조물들을 도시한 도면.
도 10-22는 제 9 도의 마스크를 사용해서 더 많은 하부구조물들을 적층하는 연속적인 동작주기(successive passes)를 도시하는 도면.
도 23은 복수의 방울층들로 형성된 하부구조물들을 포함하는 구조물패턴을 도시한 도면.
도 24는 동일한 노즐을 사용해서 모든 층을 미세적층하여 제 23 도의 구조물패턴에 복층의 하부구조물을 형성하는 도면.
도 25는 서로 다른 노즐들을 사용해서 다른 층들을 미세적층하여 제 23 도의 구조물패턴에 복층의 하부구조물을 형성하는 도면.
도 26은 폴리머발광 표시장치의 일 예를 도시한 도면.
도 27은 첫번째 방법을 사용해서 화소를 구성하는 적색, 녹색 및 청색의 화소성분들을 미세적층하는 것을 도시한 도면.
도 28은 본 발명에 의한 마스킹 방법을 사용해서 화소를 구성하는 적색, 녹색및 청색의 화소성분들을 미세적층하는 것을 도시한 도면.
이후에 설명하는 바람직한 실시 예들은 단지 설명을 위한 것일 뿐이지 어떤 식으로든 본 발명이나, 그 응용, 또는 사용을 제한하기 위한 것이 아니다. 명확하게 하기위해 도면에서 유사한 요소들에 대해서는 동일한 참조부호를 사용한다.
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간단히 말하자면, 본 발명은 정상동작(functioning) 및 오동작(malfunctioning)하는 노즐들의 악영향을 감소(또는 완화)시키기 위해서 구조물패턴(feature pattern) 내의 하부구조물들(sub-features)을 미세적층 하기위해서 지정되는 미세적층헤드의 노즐들 사이의 관계를 변경하는 마스크를 발생시키는 것이다. 본문에서 사용한 용어 오동작은 노즐들이 바람직한 공차 또는 규격의 밖에 오정렬(misalignment)됨과 아울러/또는 방울의 모양/체적이 바람직한 규격의 밖에 존재하는 것을 가리킨다. 용어 정상동작은 노즐들이 바람직한 공차 또는 규격의 내에 존재함과 아울러 방울의 모양/체적이 바람직한 규격의 내에 존재하는 것을 가리킨다.
예컨대, 정상동작 노즐은 정렬 및/또는 방울체적에 대하여 +/-5%의 공차를 가질 수 있다. 이 공차는 인접한 노즐간의 10%의 차이에 해당하며, 미세적층으로 형성된 몇 가지 장치들에서 문제를 일으킬 수 있다. 더구나, 오동작 노즐과 정상동 작 노즐간의 차이는 10%를 초과할 수 있으며, 이것 또한 미세적층으로 형성된 몇 가지 장치들에서 문제를 일으킬 수 있다.
전술한 논의는 먼저 일 예의 미세적층시스템을 설명한 다음에 정상동작 및 오동작 노즐 때문에 일어나는 방울크기 및/또는 정렬상태의 변화로 인한 악영향을 완화시키기 위한 본 발명의 방법을 설명하고자 함이다.
제 1 5 도는 일 예의 미세적층장치 20 을 도시한 것이다. 제 1 도를 보면, 미세적층장치 20 은 제어장치 22, 헤드조립체 24, 및 기판조립체 26으로 구성되어있다. 헤드조립체 24 의 회전위치 또는 간격(pitch)은 선택적인 회전위치모터 30 및 선택적인 회전위치센서 32 를 사용하여 조정한다. 물론 수동조정도 가능하다. 마찬가지로, 헤드조립체 24 의 기판조립체 26 에 대한 높이는 높이조정모터 34 및 높이센서 36 를 사용하여 조정할 수 있다. 헤드조립체 24 의 측방위치는 측방위치모터 40 과 측방위치센서 42 를 사용하여 조정한다. 비용을 절감하기 위해서 수동으로 높이 및 측방위치를 조정할 수도 있다.
다수의 노즐들을 갖춘 미세적층헤드 50 는 헤드조립체 24 상에 부착시킨다. 제 1 카메라 52 를 헤드조립체 24 상에 선택적으로 부착시킬 수도 있다. 제 1 카메라 52 는 기판조립체 26 상에 위치한 기판 53 에 대한 헤드조립체 24 의 위치를 정하는데 사용하는 것이다. 특히, 제 1 카메라 52 는 미세적층헤드 50 의 하나 또는 그 이상의 노즐들을 기준으로 해서 미세적층헤드 50 를 정렬하는데 사용된다. 아울러, 제 1 카메라 52 는 기판상의 방울을 분석하는데도 사용된다.
레이저 60 은 적층된 유체재료를 레이저융제(laser ablation)에 의해서 최소구조물크기를 감소시킴과 아울러/또는 비아스(vias)를 생성하기 위해서 선택적으로 사용할 수 있다. 제 1 도에서 레이저 60 은 헤드조립체 24 상에 부착되어 있으나, 헤드조립체 24 와 별도로 움직이는 레이저조립체(도시 안했음) 상에 부착시킬 수도 있다. 유체공급장치 62 가 하나 또는 그 이상의 도관 63 에 의해서 미세적층헤드 50 에 연결되어있다. 유체공급장치 62 는 적색, 녹색 및 청색 화소들을 위한 폴리머 PPV, 용제, 저항성 유체재료, 도전성 유체재료, 레지스트 유체재료, 및/또는 절연성 유체재료와 같은 유체재료들 중에서 하나 이상을 공급한다. 유체공급장치 62 는 새로운 유체재료로 바꾸기 전에 세정용제를 사용하여 공급되는 유체재료를 변경시킬 수가 있다.
기판조립체 26 의 헤드조립체 24 대한 위치조정은 측방위치모터 64 및 측방위치센서 66 를 사용해서 한다. 바람직한 예에서, 측방위치모터 40 은 제 1 축을 따라서 이동한다. 측방위치모터 64 는 제 1 축에 수직인 제 2 축을 따라서 이동한다. 숙련된 기술자라면 잘 알 수 있듯이, 위치모터들 30, 34, 40 및 64 은 헤드조립체 24 또는 기판조립체 26 와 연관되어있다. 달리 말하면, 상대적인 이동과 회전의 정도는 기판조립체 26 및/또는 헤드조립체 24 를 이동 또는 회전시키거나 이들을 조합하여 정할 수 있다.
기판조립체 26 에 인접하게 흡수제거대(blotting station) 70 및 흡수제거매체모터(blotting media motor) 72 를 배치하는 것이 바람직하다. 미세적층헤드 50 의 노즐들이 막히는 것을 방지하기 위해서 그 헤드 50 를 사용 시에 주기적으로 세정한다. 미세적층헤드 50 를 흡수제거대(blotting station) 70 위로 이동시켜 그 헤드의 노즐플레이트(도시 안 했음)를 흡수제거대로 닦아낸다. 흡수제거대는 흡수제거재롤을 포함한다. 흡수제거매체모터 72 는 흡수제거재롤을 전진시켜 청결한 표면을 제공하여 미세적층헤드 50 의 노즐판을 청소한다.
또한, 헤드조립체 24 에 인접하게 보관대(capping station) 80 을 배치한다. 미세적층장치를 사용치 않을 때에는 미세적층헤드 50 을 보관대 80 내에서 보호되도록 한다. 보관대 80 내에는 젖은 유체재료 및/또는 용제가 들어있는 컵이 있다. 보관대 80 는 미세적층헤드 50 에 의해서 공급되는 유체재료에 의해서 미세적층헤드 50 의 노즐이 막히는 것을 방지하는 역할을 한다. 제 2 카메라 84 는 방울분석(droplet analysis)을 하는데 사용하는 것으로서 보관대 80 에 인접하게 배치된다. 바람직하게는 제 1 및 2 카메라 52 및 84 및 제어장치 22 는 디지털 광학인식 수단을 제공하는 것이다. 스트로브 85 는 방울들을 포획하기 위해서 제공되는 것이다.
기판조립체 26 는 기판 53 을 붙들어서 배치하는 척(chuck) 86 을 포함한다. 기판조립체 26 는 온도조절기 90 와 같은 선택적 광학경화장치 및/또는 선택적 자외선(UV)발생기 92 를 포함한다. 온도조절기 90 는 척 86 의 온도를 조절하는 것이다. 두께가 0.3 내지 1.2 mm 정도 되는 기판의 건조시간을 단축시키는 데에는 대략 50 C 의 온도가 적절하다. 척 86 은 기판 53 을 붙들어서 배치하는 진공장치를 포함하는 것이 바람직하다. 이와는 달리, 척 86 은 미세적층시에 기판 53 을 붙들어서 배치하는 다른 형태의 장치를 포함할 수도 있다. 예컨대, 미세적층시에 기판 53 을 붙들어서 지지하는데 유체표면장력, 자기력, 물리적결합장치 또는 기타의 어떤 방법을 사용해도 무방하다. 척에 관한 상세한 것은 미국특허등록번호 제7,160,105호(발명의 명칭 : 온도제어진공척;Temperature Controlled Vacuum Chuck)를 보면 알 수 있으며, 본문에 참고로 포함시켰다.
숙련기술자라면 알 수 있듯이 비용을 절감하기 위해서 모터들 30, 34, 40, 및 64 중에서 하나 또는 그 이상을 대신하여 수동조정장치(예컨대, 웜기어를 회전시키는 손잡이 또는 기타 임의의 기계식 조정기)를 사용할 수 있다. 하나 이상의 센서들 32, 36, 42, 및 66 대신에 자(scale)와 같은 시각적 장치를 사용하면 비용을 절감할 수 있다. 아울러, 모터들 30, 34, 및/또는 40 의 기능은 필요하다면 다축모터(multi-axis motor)에 합쳐놓을 수 있다. 일 예를 들자면, 하나 이상의 배치장치를 공기베어링과 선형모터를 사용해서 만들 수 있다. 숙련기술자라면 다른 방식으로도 할 수 있음을 잘 알 것이다. 모터와 센서에 의해서 제공되는 기능은 컴퓨터수치제어(CNC) 밀링머신(milling machine)과 유사하다. 바람직하게는, 모터에 의해서 제공되는 위치조정은 세 개 이상의 축에서 일어나도록 하는 것이다. 3차원(3D)적 미세적층 또는 복잡한 곡면 형상의 미세적층을 위해서 이동범위를 증가시킬 수 있다.
미세적층헤드 50 는 기판에서 대략 0.5mm 내지 2.0mm 사이의 거리에 배치하는 것이 바람직하다. 아주 바람직하기로는, 미세적층헤드의 배치거리를 유체재료 방울크기의 최소 5배 정도로 하는 것이나, 다른 높이로 해도 된다. 더 작은 크기의 간격이 필요할 경우에는 미세적층헤드를 회전시켜 간격을 감소시킨다. 더 큰 크기의 간격이 필요할 경우에는 미세적층헤드 50 를 회전시켜서 몇 개의 노즐들은 사용 하지 않도록 하는데, 예컨대 다른 노즐은 모두 사용하지 않는 것이다.
제 1 도에서 잘 알 수 있는 바와 같이, 미세적층장치 20 은 하나 이상의 선택적 시스템들을 포함한다. 예컨대, 선택적 시스템들이란 레이저융제장치(laser ablation), 자동 높이 및 간격 조정시스템, 광학영상장치, 척온도조절기, 및/또는 자외선경화기 들인데, 이들에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 동일한 제품을 고진공장치로 미세적층할 때 기계식 정렬기술을 사용할 수 있다. 미세적층헤드의 바람직한 간격을 기계적으로 조정할 수도 있다.
제 2 도에서 제어장치 22 를 더욱 상세히 도시하였다. 제어장치 22 는 하나 이상의 데이터처리장치 100, 메모리 102 (랜덤액세스메모리(RAM), 리드온리메모리(ROM), 플레쉬메모리, 및/또는 기타 적절한 전자적 기억소자와 같은), 및 입/출력인터페이스 104 를 포함하는 것이다. 잘 알 수 있는 바와 같이, 단일의 제어장치 22 를 도시하였으나, 복수의 제어장치를 사용할 수도 있다. 방울분석모듈 110 은 제 1 카메라 52 및/또는 제 2 카메라 84 를 이용해서 선택적으로 방울분석을 수행하는데, 이에 관해서는 다음에 더욱 상세히 설명할 것이다.
선택적 정렬모듈 112 은 제 1 카메라 52 및/또는 제 2 카메라 84 를 사용해서 (유체재료를 적층하기 전에) 광학적 특성인식에 의해서 기판과 헤드 50 를 정렬시킨다. 노즐 위치제어 및 발사모듈 114 은 헤드조립체 24 의 기판 53 에 대한 위치를 조정하여 기판상에 구조물을 형성하기 위해서 노즐발사파형(nozzle firing waveform)을 발생시킨다. 파형발생모듈 116 은 노즐 위치제어 및 발사모듈 114 과 연결되어 동작하여 노즐발사파형의 작동시점, 상승기울기, 하강기울기, 및/또는 진 폭을 조정하는데, 이에 관해서는 이하에서 더욱 상세히 설명할 것이다. 파형발생모듈 116 은 또한 그 헤드의 간격변화에 대하여 노즐발사시점을 선택적으로 조정한다.
마스크발생모듈 118 은 동작주기마다(each pass) 구조물패턴의 하부구조물을 미세적층헤드 50 의 노즐들에 지정하는 마스크를 발생시킨다. 본문에서 용어 마스크는 구조물패턴의 하부구조물과 지정되는 노즐간의 디지털파일(digital file), 관계식 및/또는 알고리즘(algorithm)을 가리킨다(광식각법에 사용되는 것 같은 물리적 마스크가 아님). 마스크발생모듈 118 은 한 적층주기 중에 단일의 노즐에 의해서 미세적층되는 하부구조물들의 수를 감소시킨다. 한 실시 예에서, 마스크발생모듈 118 은 지정된 노즐과 구조물패턴 내의 하부구조물 간의 관계를 무작위로 또는 다르게 변화시키는 것이다.
기판 53 은 유체재료를 적층하기 전에 제 1 카메라 52 및/또는 제 2 카메라 84 로 하여금 기판 53 과 헤드를 정렬하는데 사용할 수 있도록 하는 다수의 표적들을 포함한다. 필요하다면, 손으로 대략의 초기 또는 최종의 위치조정을 할 수 있다. 이와는 달리, 정렬모듈 112 이 그 표적들의 광학특성인식을 통해 대략의 및/또는 정밀조정을 행할 수 있다.
미세적층헤드 50 의 일 예로서 전단형피에조변환(shear mode PZT) 미세적층헤드가 있다. 제어장치 22 에 의해서 노즐발사파형이 발사되면, 전단형 작동에 의해서 방울이 공급된다. 숙련기술자라면 잘 알 수 있듯이 기타의 미세적층헤드의 예로서는 열적 또는 버블식 미세적층헤드, 연속 방울형 미세적층헤드, PZT 밸브, 및 마이크로전자기계식 밸브 같은 것들이 있다. 헤드조립체 24 는 복수의 미세적층헤드들 50 을 포함할 수도 있다.
전형적으로, 미세적층헤드 50 는 64 내지 256 개의 노즐들을 가지고 있지만, 이보다 더 많거나 적어도 된다. 미세적층헤드의 각각의 노즐은 매 초당 5000 내지 20,000 개의 방울들을 발사하지만, 이보다 더 높거나 낮은 속도를 사용할 수도 있다. 전형적으로, 각 방울은 사용된 미세적층장치의 형식에 따라서 10 내지 80 피코리터(picoliter)의 유체재료를 포함하지만, 이보다 더 크거나 작은 체적도 사용할 수 있다.
미세적층장치 20 을 사용해서 제작할 수 있는 장치들의 예로서는 단색 및 컬러 PLED, 인쇄회로기판(PCB), 등의 구조물들이 있다. 아크릴 폴리머 같은 레지스트 대체물을 미세적층하면 광식각법에서 마스크 및 노출공정을 없앨 수 있다. 금속성 잉크 또는 금속성의 도전유체를 미세적층하면 전기통로들(traces)을 대신할 수 있다. 저항성 잉크와 같은 저항성 유체를 사용하면 저항기 및 캐패시터를 형성할 수 있다. 미세적층장치는 설명문, 납땜 페이스트 및 기타 인쇄회로기판의 제작에 사용되는 유체들을 미세적층하는 데에도 사용할 수 있다. 미세적층 방울들을 다듬는데 레이저를 선택적으로 사용하면 정확도를 개선할 수 있으나 그만큼 비용이 더 든다. 미세적층기술은 광패널의 화소판을 제작하는 데에도 사용할 수 있다. 퓨우즈와 전기통로들을 미세적층할 수 있다. 집적회로장치에서 납땜돌기(solder bump), 결합선(bondwire), 및 기타 구조물들을 미세적층하는 데에도 미세적층기술을 사용할 수 있다. 더 많은 용도에 관해서는 숙련기술자 들이 잘 알 것이다.
경화장치를 기판조립체 26 에 설치하여 경화 및 수축을 제어할 수 있다. 웰(well)에 미세적층되는 유체재료의 적절한 경화를 용이하게 하기 위해서 온도조절기 90 및/또는 자외선(UV)발생기 92 를 설치한다. 예컨대, 온도조절기 90 이 척 86 을 가열하면 접촉에 의해서 기판 53 이 데워진다. 이와는 달리, UV 발생기 92 에서 발생된 자외선을 기판 53 에 미세적층된 유체재료에 가하여 경화를 용이하게 할 수도 있다. 아울러, 덮개, 송풍기, 또는 기타 적절한 공기유동설비를 사용해서 기판조립체 주변의 공기유동을 제어할 수 있다. 전형적으로 청정실(clean room)에서 사용하는 설비를 사용할 수 있다.
제 3 및 4 도를 보면, 각 노즐 134-1, 134-2, 134-3, ..., 및 134-n 을 위한 노즐발사파형은 제어장치 22 에 의해서 개별적으로 제어된다. 노즐발사파형을 개별적으로 제어함으로써 방울들의 균일성을 현저하게 개선할 수 있다. 달리 말하면, 특정한 노즐에서 나오는 방울이 불균일 하거나 바람직하지 못한 모양을 가지면, 그 해당 노즐의 발사파형을 조절함으로써 균일한 또는 바람직한 모양의 방울을 제공할 수 있게 된다. 파형발생모듈 116, 방울분석모듈 110 및/또는 위치제어 및 발사모듈 114 은 제 1 및/또는 제 2 카메라 52 및 84 와 광학적 인식을 이용해서 데이터를 수집한다. 소프트웨어 및 방울분석으로부터의 피드백(feedback)을 이용하면 자동적으로 조정이 이루어질 수 있게 된다.
특히, 파형발생모듈 116 은 파형발생기들 136-1, 136-2, 136-3,..., 136-n 과 통신하여 개별적으로 각 노즐 134 의 발사파형의 동작시점, 지속시간, 진폭, 상승기울기 및/또는 하강기울기를 조절한다. 제 4 도에 일 예의 노즐발사파형 140-1 을 도시하였다. 이 노즐발사파형 140-1 은 지속시간 tD 141-1, 상승기울기 142-1, 하강기울기 144-1 및 진폭 146-1 으로 되어있다. 이들 각 변수는 파형발생기 136 로 조절하여 노즐발사파형의 특성을 변화시킬 수 있다.
오버클락킹(over-clocking)을 사용하여 구조물의 해상도를 개선시킬 수도 있다. 오버클락킹은 해상도를 개량함과 아울러 헤드 50 의 간격변화를 선택적으로 조정하기 위해서 제공되는 것이다. 용어 오버클락킹은 방울의 폭과 아울러 미세적층헤드의 측방 및 수직속도에 대한 시계주파수(clock frequency)를 증가시키는 것을 가리킨다. 잉크젯(ink jet)과 같은 미세적층 용도에서 프린트그리드(print grid)는 시계속도로 생기는 그리드선들(grid lines)을 포함하는 것으로 정의된다. 시계속도와 아울러 측방 및 수직의 헤드속도를 동기시켜 그리드의 각 장방형(또는 정방형)에 한 방울을 공급(또는 비공급)하는 것이다. 달리 말하면, 방울 대 그리드장방형의 비는 1:1이다. 잉크젯에서와 같이 방울들이 약간 겹치는 현상들이 좀 발생할 수 있다. 그리드의 각 장방형 또는 정방형안에 방울이 들어가거나 안 들어가기도 한다. 오버클락킹은 현저하게 높은 시계속도의 사용을 필요로 한다. 시계속도는 종래의 1:1비율의 최소한 3배수로 증가시킨다. 매우 바람직하게는 시계속도를 10배수 이상으로 증가시키는 것이다.
제 5A 및 5B 를 보면, 미세적층헤드 50 는 바람직하게 등 간격으로 배열되어있는 다수의 노즐들 134 을 포함한다. 그러나, 불 균일한 간격을 사용할 수도 있다. 미세적층헤드 50 의 배치각도(angular orientation)는 헤드조립체 및/또는 기 판의 측방향 이동평면에 상대적으로 조절된다. 미세적층헤드 50 가 기판 53 의 이동(화살표 156 의 방향)에 대하여 일반적으로 수직 배치되어 있을 경우에는 그 간격이 부호 150 로 표시한 바와 같이 최대치를 갖는다. 마찬가지로, 헤드 50 가 휩쓰는 면적도 부호 152 로 표시한 바와 같이 최대치를 갖는다. 헤드 50 의 배치각도가 수직으로부터 감소함에 따라서, 그 간격도 부호 160 로 표시한 바와 같이 감소한다. 마찬가지로, 헤드 50 가 휩쓰는 면적도 부호 162 로 표시한 바와 같이 감소한다.
제 6 내지 8 도에는 일 예의 구조물패턴을 도시하였다. 구조물패턴 200 은 비중첩(non-overlapping) 방울들이 각 하부구조물들 201 을 형성하고 있으나, 방울들 또는 하부구조물들 201 은 중첩될 수 있다. 개별적인 하부구조물들 201 간의 간격은 더 작거나 크게 조정할 수 있다. 제 6 도의 예는 구조물패턴 200 을 202-1, 202-2 및 202-3 으로 표시한 바와 같이 3회에 걸친 동작주기로 미세적층하는 것을 도시한 것이다. 각 노즐들 134-1, 134-2, 및 134-n 은 일 행의 하부구조물들 201 을 적층한다. 동작주기 202-1 및 202-2 중의 미세적층헤드 50 의 위치는 미세적층헤드 50 의 폭만큼 각각 동작주기 202-2 및 202-3 에서 떨어져 있다.
더 일반적으로는, 구조물패턴 200 은 최소의 n 동작주기횟수로 미세적층할 수 있다. 동작주기횟수 n 은 구조물패턴의 길이(작용방향에 대하여 수직인 방향으로)를 미세적층헤드 50 의 폭으로 나눈 값의 정수로 정한다. 미세적층헤드 50 는 대략 그 헤드의 폭만큼 간격을 둔 n개의 다른 동작위치에 배치된다. 동일한 노즐을 사용해서 동일한 행에 존재하는 모든 하부구조물들을 적층한다.
마스크를 사용하면 동작주기횟수(number of passes)가 증가한다. 구조물패턴 200 의 하부구조물들은 본 발명에 따라서 n+m번의 동작주기횟수로 적층된다. 미세적층헤드 50 는 그 헤드의 폭보다 작은 간격을 둔 동작주기위치로 이동된다. 동일한 행 내의 하부구조물들 201 을 모두 동일한 노즐을 사용해서 미세적층하지 않는다.
구조물패턴 200 의 일부 204 를 제 7 도에 도시하였다. 미세적층헤드 50 를 사용해서 제 1 노즐 134-1 이 적절한 시간에 유체방울들을 발사해서 구조물패턴 204 의 제 1 행 206 의 열들 208-1, 208-4, 208-6, 208-8 에 하부구조물을 미세적층한다. 마찬가지로, 제 2, 제 3,..., 및 제 n 행들 206-2, 206-3,... 및 206-n 이 각각 동일한 동작주기 중에 같은 방식으로 미세적층된다.
미세적층헤드 50 의 간격을 그 헤드의 이동방향에 대하여 대략 직각방향으로 도시하였으나, 전기한 바와 같이 다른 간격각도도 사용될 수 있다. 아울러, 헤드조립체는 복수의 미세적층헤드들을 갖출 수도 있다. 복수의 헤드들의 상대적인 위치는 미세조정기(microactuator)를 사용하여 조정하거나 제작 시에 고정시켜 놓을 수 있다. 잘 알 수 있는 바와 같이, 구조물패턴의 길이는 작업방향으로 임의로 할 수 있다.
작업 중에 및/또는 진단검사 중간에, 하나 이상의 노즐들이 오정렬될 수 있음과 아울러/또는 방울형상이 변할 수 있다. 아울러, 작업 노즐들의 공차가 적절하지 못할 수가 있다. 예컨대, 노즐 134-2 이 오정렬됨과 아울러/또는 방울형상이 이상적이 못할 수 있다. 이와는 달리, 노즐 134-3 및 134-4 의 공차가 상기한 예에서 설명한 바와 같이 10%의 차이를 야기할 수 있다. 작업방향으로 일 행의 모든 하부구조물들 201 과 같은 특정부분의 하부구조물들을 형성하는데 동일한 노즐을 사용함으로써, 오정렬된 노즐 134-2(또는 방울형성이 비정상적인 노즐)의 효과들로 인해서 완성된 장치들에 심각한 문제들이 일어날 수 있다. 마스크를 사용함으로써 국지적인 오류율 또는 변이를 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 마스크발생기 118 는 구조물패턴 내의 개별적인 하부구조물들을 미세적층헤드 50 의 특정 동작주기 및 그 헤드의 특정 노즐에 지정하는 마스크를 제공한다. 마스크발생기 118 는 노즐들의 사용을 다양화 시켜서 오정렬된 노즐과 아울러/또는 비정상적인 방울들을 발생시키는 노즐들로 인한 악영향을 감소시키는 것이다. 국지적인 결함의 가능성을 감소시킴으로써, 미세적층공정의 생산성을 개선하는 것이다. 마스크발생기 118 는 무작위적인 기능 또는 기타의 적절한 방법을 사용해서 구조물패턴의 구조물들에 지정되는 노즐간의 관계를 변화시킬 수 있다.
제 9-22 도에는 부분 204 을 위한 마스크의 일 예를 도시하였다. 제 9 도에 완전한 마스크를 도시하였다. 그 면적을 포괄하기 위해서는 미세적층헤드의 복수의 동작주기(일반적으로 부호 210 로 표시함)들이 필요하다. 미세적층헤드 50 를 기판에 대하여 이동시켜(일반적으로 부호 214 로 표시함) 마스크발생기 118 에 의해서 발생된 마스크에 따라서 지정된 노즐로 하여금 방울을 미세적층 하도록 한다.
제 10 도에 도시한 바와 같이 제 1 동작주기 시에, 미세적층헤드 50 의 제 1 노즐 134-1 을 제 2 행 206-2 에 정렬시킨다. 미세적층헤드의 제 1 노즐 134-1 이 제 2 행 206-2 의 제 2 열 208-2 에 방울을 미세적층시켜서 하부구조물을 형성한다. 제 2 노즐 134-2 은 제 3 행 206-3 의 제 3 열 208-3 에 방울을 미세적층시킨다. 제 4 노즐 134-4 은 제 5 행 206-5 의 제 6 열 208-6 에 방울을 미세적층시킨다. 잘 알 수 있듯이, 각 행에 미세적층되는 방울의 수는 다양할 수 있다.
제 11 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 1 노즐 134-1 을 제 4 행 206-4 에 인접 배치하여 제 2 동작주기를 행한다. 제 1, 3, 4 및 5 노즐들 134-1, 134-3, 134-4 및 134-5 이 각각 제 7, 8, 7, 및 4 열 208-7, 208-8, 208-7, 및 208-4 들에 방울들을 미세적층한다.
제 12 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 1 노즐 134-1 을 제 6 행 206-6 에 인접 배치하여 제 3 동작주기를 행한다. 제 1, 2 및 3 노즐들 134-1, 134-2, 및 134-3 이 각각 제 4, 6 및 9 열 208-4, 208-6, 208-9 들에 방울들을 미세적층한다.
제 13 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 1 노즐 134-1 을 제 8 행 206-8 에 인접 배치하여 제 4 동작주기를 행한다. 제 1 노즐 134-1 이 제 7 열 208-7 에 방울을 미세적층한다.
제 14 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 2 노즐 134-2 을 제 1 행 206-1 에 인접 배치하여 제 5 동작주기를 행한다. 제 2, 3, 4, 5 및 6 노즐들 134-2, 134-3, 134-4, 134-5, 및 134-6 이 각각 제 7, 4, 2, 2, 및 3 열들 208-7, 208-4, 208-2, 208-2, 및 208-3 에 방울들을 미세적층한다.
제 15 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 2 노즐 134-2 을 제 8 행 206-8 에 인접 배치하여 제 6 동작주기를 행한다. 제 2 노즐 134-2 이 제 1 열 208-1 에 방 울을 미세적층한다.
제 16 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 3 노즐 134-3 을 제 1 행 206-1 에 인접 배치하여 제 7 동작주기를 행한다. 제 3 및 4 노즐들 134-3 및 134-4 이 각각 제 1 및 5 열들 208-1 및 208-5 에 방울을 미세적층한다.
제 17 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 5 노즐 134-5 을 제 1 행 206-1 에 인접 배치하여 제 8 동작주기를 행한다. 제 5, 6, 7 및 8 노즐들 134-5, 134-6, 134-7 및 134-8 이 각각 제 4, 9, 7, 및 4 열 208-4, 208-9, 208-7, 및 208-4 들에 방울들을 미세적층한다.
제 18 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 6 노즐 134-6 을 제 1 행 206-1 에 인접 배치하여 제 9 동작주기를 행한다. 제 6, 7 및 8 노즐들 134-6, 134-7, 및 134-8 이 각각 제 6, 3 및 8 열 208-6, 208-3, 208-8 들에 방울들을 미세적층한다.
제 19 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 6 노즐 134-6 을 제 3 행 206-3 에 인접 배치하여 제 10 동작주기를 행한다. 제 6 및 7 노즐들 134-6 및 134-7 이 각각 제 5 및 6 열들 208-5 및 208-6 에 방울을 미세적층한다.
제 20 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 7 노즐 134-7 을 제 7 행 206-7 에 인접 배치하여 제 11 동작주기를 행한다. 제 7 노즐 134-7 이 제 4 열 208-4 에 방울을 미세적층한다.
제 21 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 8 노즐 134-8 을 제 2 행 206-2 에 인접 배치하여 제 12 동작주기를 행한다. 제 8 노즐 134-8 이 제 1 열 208-1 에 방울을 미세적층한다.
제 22 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 8 노즐 134-8 을 제 6 행 206-6 에 인접 배치하여 제 13 동작주기를 행한다. 제 8 노즐 134-8 이 제 2 열 208-2 에 방울을 미세적층한다.
잘 알 수 있는 바와 같이, 동작주기 중에 미세적층헤드 50 의 노즐들 134 을 부분 204 의 일 행과 정렬시켜놓지 않으면, 비정렬 된 노즐들이 부분 204 의 상부 또는 하부의 행들에 방울들을 미세적층하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 제 11 도를 보면, 노즐들 134-6, 134-7 및 134-8 이 제 8 행 아래에 존재하는 구조물패턴 200 의 3 개의 행들에 방울들을 미세적층하는데 사용될 수 있다. 마찬가지로, 열 208-9 의 전 및/또는 후에 있는 열들이 제 10-22 도에 설명한 동작주기들 중에 부수적으로 미세적층될 수 있다.
마스크발생기 118 는 마스크를 발생시키는데 다른 기능들을 사용할 수 있다. 예컨대, 기능이 무작위적일 필요는 없다. 제 8 도를 보면, 3회의 동작주기를 원한다면, 도시한 바와 같이 배치된 미세적층헤드 50 에 의해서 하부구조물의 3분의 1을 미세적층할 수 있다. 미세적층헤드를 두 번째 위치로 이동시켜 하부구조물의 두 번째 3분의 1을 미세적층할 수 있다. 마지막으로, 하부구조물의 나머지 3분의 1은 미세적층헤드 50 를 세 번째 위치에 두고서 미세적층할 수 있다.
달리 말하면, 한 번의 미세적층동작주기 중에 동일한 노즐을 사용해서 한 행의 모든 하부구조물들을 미세적층하는 것을 요구하지 않는 어떤 기능도 사용할 수 있다. 부가적인 마스크 기능들에 관해서는 "임의의 일정크기의 점 배열로 제조된 색 분리로부터 컬러영상을 재생하는 시스템 및 방법" 이라는 명칭으로 1992년 12 월 29일자로 위트먼(Wittman)이 받은 미국특허 제 5,175,804 호에 소개되어 있는데, 본문에도 참고로 포함시켰다.
제 23 도를 보면, 구조물패턴 230 의 일부는 복수의 동작주기 중에 미세적층되는 여러 개의 층들로 구성될 수 있다. 예컨대, 하부구조물 234 은 동일한 노즐을 사용해서 각각 제 1, 2 및 3 주기 중에 미세적층되는 제 1, 2 및 3 방울들 238-1, 238-2 및 238-3 로 구성된다.
제 24 도를 보면, 각 층의 하부구조물은 제 9 도에 유사한 방식으로 세 번의 동작주기들을 거쳐서 미세적층할 수 있다. 그러나, 그 하부구조물 234 은 특정한 두께 또는 기타의 디자인변수를 가질 수 있다. 하부구조물 234 을 형성하는데 사용되는 노즐이 균일한 또는 예정된 방울체적과 및/또는 모양을 적층하지 못함과 아울러/또는 방울이 정확하게 정렬되지 못하거나 인접하여 기능하는 노즐들의 공차가 수용될 수 없는 것이라면, 그 하부구조물은 디자인변수를 충족시킬 수 없다. 오동작 노즐 또는 공차에 의해 야기된 결함이 한 층 또는 동작주기중의 단일의 방울에 국한된다면, 그 하부구조물이 디자인변수를 충족시킬 가능성이 아주 높다.
따라서, 본 발명에 의한 마스크발생기 118 는 후속의 층들을 적층하는데 다른 노즐을 사용한다. 예컨대, 구조물 234 의 제 1 층 248-1 은 한 번의 동작주기 중에 제 6 노즐 134-6 에 의해서 미세적층한다. 제 2 층 248-2 은 또 한 번의 동작주기 중에 제 5 노즐 134-5 에 의해서 형성된다. 제 3 층 248-3 은 또 다른 한 번의 동작주기 중에 제 3 노즐 134-3 에 의해서 형성된다. 잘 알 수 있는 바와 같이, 각 층 250-1, 250-2, 및 250-3 은 한 번 이상의 동작주기를 통해서 미세적층시킬 수 있다.
숙련기술자라면 잘 알 수 있듯이, 동작주기의 횟수는 디자인표준 및 노즐의 공차에 의해서 결정된다. 동작주기의 횟수를 증가시키는 것은 미세적층의 속도 또는 구조물패턴을 적층하는데 드는 시간을 증가시키는 경향을 갖는다. 동작주기의 횟수를 증가시키는 것은 정상동작 및/또는 오동작 노즐들의 공차변화로 인한 악영향을 감소시켜 구조물패턴의 정확도 또는 품질을 증가시키는 경향도 갖는다.
제 26 도에 폴리머발광 표시장치(PLED) 300 를 도시하였다. PLED 장치 300 에는 유리판 304 이 갖추어져서 미세적층시에 진공척(vacuum chuck) 306 또는 기타 적절한 장치에 의해 지지 된다. PLED 장치 300 는 또한 ITO 양극(anode) 308, 홀수송층(전형적으로 PEDOT 또는 PANI)(도시 안 했음), 폴리머발광재료 310 및 레지스트(resist) 312 를 갖추고 있다. 미세적층헤드 313 는 PLED 화소의 적색, 녹색 및 청색 성분들 314, 316 및 318 로 된 반복패턴을 미세적층하는데 사용한다.
제 27 도에는 PLED 화소 320 의 적색성분 314, 녹색성분 316 및 청색성분 318 을 미세적층하는 패턴을 도시하였다. 각 화소의 적색성분 314, 녹색성분 316 및 청색성분 318 은 각각 적색, 녹색 및 청색 미세적층헤드에 의해서 미세적층된다. 각 화소성분은 복수의 인접함과 아울러/또는 중첩하는 방울들로 구성된다. 각 화소성분의 방울들은 동일한 노즐을 사용해서 미세적층함으로써 그 화소성분의 모든 방울들이 아직 젖어있는 동안 미세적층되도록 하는 것이 바람직하다.
예컨대, 적색 미세적층헤드는 한 동작주기 중에 네 개의 노즐을 사용하여 제 27 도에서 "1", "2", "3" 및 "4" 로 표시한 적색성분들 314 을 미세적층한다. 적 색 미세적층헤드는 재배치된 후에 두 번째 동작주기 중에 제 27 도에서 "1", "2", "3" 및 "4" 로 표시한 적색성분들 324 을 미세적층한다. 녹색 미세적층헤드는 "1", "2", "3" 및 "4" 로 표시한 녹색성분들 316 및 326 을 각각 제 1 및 2 동작주기 중에 미세적층한다. 마찬가지로, 청색 미세적층헤드는 "1", "2", "3" 및 "4" 로 표시한 청색성분들 318 및 328 을 각각 제 1 및 2 동작주기 중에 미세적층한다.
예컨대, 녹색 미세적층헤드 상의 제 2 노즐이 충분한 양의 폴리머발광재료를 미세적층하지 못하면(공차범위내의 낮은 쪽 또는 공차범위의 바깥쪽에), 결과적으로 PLED 표시장치는 육안으로 볼 수 있는 선결함(line defect)을 가질 수 있다. 이와 같은 문제는 인접한 노즐들이 정렬 및/또는 방울체적의 공차의 양단에(및 내에) 또는 노즐들이 방울정렬 또는 체적의 공차의 바깥에 있을 경우에도 일어날 수 있다.
제 28 도에는 PLED 화소 320 의 적색성분 314, 녹색성분 316 및 청색성분 318 을 미세적층하는 또 다른 패턴을 도시한 것이다. 각 화소의 적색성분 314, 녹색성분 316 및 청색성분 318 들은 각각 적색, 녹색 및 청색 미세적층헤드에 의해서 미세적층된다. 위에서 상세히 설명한 바와 같이 표시장치의 행 또는 열에서 동일한 색의 폴리머발광재료를 갖는 인접한 화소들의 성분들을 미세적층하는데 사용되는 노즐을 변화시키기 위해서 마스크를 사용한다. 예컨대, PLED는 제 27 도에서와 같이 2회의 동작주기를 갖는 대신에 8회의 동작주기를 갖는다.
예컨대, 녹색 미세적층헤드 상의 제 2 노즐이 충분한 양의 폴리머발광재료를 적층하지 못할지라도, 마스크를 사용하면 최종적인 PLED 표시장치는 육안으로 볼 수 있는 선결함을 갖지 않게 된다. 상기한 바와 같이, 인접한 노즐들이 정렬 및/또는 체적의 공차의 양단에(및 내에) 또는 노즐들이 정렬 또는 체적의 공차의 바깥에 있을 경우에도 마스킹공정은 노즐의 악영향을 감소시킨다.
제 28 도에는 간단한 행-갈래(offset-row) 오프셋패턴(offset pattern)을 도시하였지만, 위에서 설명한 바와 같이 더욱 복잡하고 무작위적 또는 작위적인 마스크를 사용할 수 있다. 아울러, 제 26-28 도에는 컬러 PLED를 도시하였으나, 단색의 PLED도 같은 기술을 이용해서 미세적층할 수 있다.
본 기술분야의 숙련기술자라면 지금까지 설명한 것으로부터 본 발명을 널리 다양하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로, 지금까지 본 발명을 특정한 예들과 관련해서 설명하였지만, 숙련기술자라면 도면, 명세서 및 청구범위를 보고서 다른 변형 예들을 만들어낼 수 있으므로, 그와 같이 본 발명의 범위를 한정해서는 안 된다.
본 발명에 의한 미세적층장치 및 방법은 기판상에 유체재료 방울들(droplets)을 적층하여 구조물패턴(feature pattern)을 형성하는 것이다. 본 발명은 정상동작(functioning) 및 오동작(malfunctioning)하는 노즐들의 악영향을 감소(또는 완화)시키기 위해서 구조물패턴(feature pattern) 내의 하부구조물들(sub-features)을 미세적층 하기위해서 지정되는 미세적층헤드의 노즐들 사이의 관계를 변경하는 마스크를 발생시키는 것이다. 구조물패턴용 마스크는 미세적층헤드의 오동작 노즐 및/또는 공차변화로 인해서 일어나는 결함밀도를 감소시키기 위해 발생시킨다. 이 마스크를 기초로 해서 기판상에 유체재료 방울들을 적층하여 구조물패턴의 하부구조물들(sub-features)을 형성한다.

Claims (39)

  1. 기판에 다수의 동작 주기를 갖는 노즐을 다수 개 구비한 미세적층헤드로 구성된 미세적층장치를 사용하여 유체재료 방울들을 미세적층하기 위한 미세적층방법에 있어서,
    상기 기판상에 하나의 구조물패턴을 형성하는 단계;
    상기 구조물패턴 기반으로 미세적층헤드의 오동작 노즐 및 공차변화 중에서 적어도 한 가지로 인해서 일어나는 결함밀도를 감소시키기 위한 마스크를 발생시키는 단계;
    상기 마스크를 기초로 해서 상기 노즐들을 상기 구조물패턴 내의 상기 하부구조물들에 지정하고, 상기 지정된 노즐을 상기 미세적층헤드의 다수의 동작주기들과 지정하는 단계; 및
    상기 구조물패턴의 하부구조물들을 형성하기 위하여 상기 지정된 다수의 동작 주기동안 상기 지정된 노즐들을 통하여 상기 하부구조물상에 상기 유체재료 방울들을 적층하는 단계;
    들로 구성된 유체재료 방울 미세적층방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 지정하는 단계는 상기 하부구조물들을 위해서 지정되는 노즐을 무작위로 정하는 단계를 더 포함하는 미세적층방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 미세적층 동작주기는 상기 미세적층헤드를 상기 기판에 대하여 일직선 방향으로 이동시키는 것과 상기 기판을 상기 미세적층헤드에 대하여 일직선 방향으로 이동시키는 것 중에서 적어도 하나에 의해서 수행하는 미세적층방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기한 하부구조물들 중 적어도 하나는 다수의 방울들을 여러 층으로 적층하여 형성하고, 상기한 마스크는 상기한 다층으로 된 하부구조물의 각각의 층에 다른 노즐을 지정하는 미세적층방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 구조물패턴은 전기장치의 한 구성부분을 형성하는 미세적층방법.
  8. 제 8 항에 있어서, 상기한 전기장치는 폴리머발광다이오드, 집적회로장치, 광패널, 및 인쇄회로기판 중 하나인 미세적층방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 방울들은 발광기, 전기도체, 전기통로 (electrical trace), 절연체, 납땜돌기(solder bump), 결합선(bondwire), 도금(plating), 연결장치, 캐패시터, 저항기 중 적어도 하나를 형성하는 미세적층방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기한 마스크는 미세적층 동작주기의 수를 증가시키고 각 미세적층 동작주기 중에 상기 미세적층헤드의 노즐들의 발사를 감소시키는 미세적층방법.
  11. 기판상에 유체재료의 방울들을 미세적층하기 위한 장치에 있어서,
    서로 간에 간격을 두고 배열된 다수의 노즐들을 포함하는 미세적층헤드,
    상기 기판에 대한 상기 미세적층헤드의 위치를 제어하는 배치장치, 및
    구조물패턴을 수신하는 수신기와, 상기 구조물패턴상에 미세적층헤드의 오동작 노즐 및 공차변화 중에서 적어도 한 가지로 인해서 일어나는 결함밀도를 감소시키는 마스크를 발생시키고 상기 마스크를 기초로 해서 상기 노즐들을 상기 구조물패턴 내의 상기 하부구조물들에 지정하고, 상기 지정된 노즐을 상기 미세적층헤드의 다수의 동작주기들과 지정시키는 마스크발생모듈과, 상기 배치장치와 통신하고 상기 지정된 다수의 동작주기들을 기초로 해서 상기 배치장치를 향하여 위치제어신호를 발생시키는 위치제어모듈, 및 상기 미세적층헤드와 통신하고 상기 마스크를 기초로 해서 상기 다수의 동작주기 동안에 상기 하부구조물상으로 지정된 노즐들이 방울을 발사하도록 노즐발사명령을 발생시켜 상기 구조물패턴의 하부구조물들을 형성하는 노즐발사모듈로 구성된 제어장치;
    를 구비한 미세적층장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 마스크발생모듈은 상기 하부구조물들에 지정되는 노즐들을 무작위로 선정하는 미세적층장치.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 미세적층 동작주기는 상기 미세적층헤드를 상기 기판에 대하여 일직선 방향으로 이동시키는 것과 상기 기판을 상기 미세적층헤드에 대하여 일직선 방향으로 이동시키는 것 중에서 적어도 하나에 의해서 수행하는 미세적층장치.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기한 하부구조물들 중 적어도 하나는 다수의 방울들을 여러 층으로 적층하여 형성하고, 상기한 마스크는 상기한 다층으로 된 하부구조물의 각각의 층에 다른 노즐을 지정하는 미세적층장치.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 구조물패턴은 전기장치의 한 구성부분을 형성하는 미세적층장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기한 전기장치는 폴리머발광다이오드, 광패널, 집적회로장치, 및 인쇄회로기판 중 하나인 미세적층장치.
  19. 제 11 항에 있어서, 상기 방울들은 발광기, 전기도체, 전기통로 (electrical trace), 절연체, 납땜돌기(solder bump), 결합선(bondwire), 도금(plating), 연결장치, 캐패시터, 저항기 중 적어도 하나를 형성하는 미세적층장치.
  20. 제 11 항에 있어서, 상기한 마스크는 미세적층 동작주기의 수를 증가시키고 각 미세적층 동작주기 중에 상기 미세적층헤드의 노즐들의 발사를 감소시키는 미세적층장치.
  21. 미세적층헤드로 구성된 미세적층시스템을 사용해서 유체재료 방울들을 미세적층하여 폴리머발광표시장치(Polymer Light Emitting Display;PLED)의 화소들을 형성하기 위한 유체재료 방울 미세적층방법에 있어서,
    기판상에 상기 폴리머발광 표시장치의 상기 화소들의 위치를 지정하는 정보를 수신하는 단계;
    상기 위치정보를 기초로 상기 화소들을 위해서 미세적층헤드의 오동작 노즐 및 공차변화 중에서 적어도 한 가지로 인해서 일어나는 결함밀도를 감소시키는 마스크를 발생시키는 단계;
    상기 마스크를 기초로 해서 상기 화소들의 하부구조물들에 상기 노즐들을 지정하고, 상기 지정된 노즐을 상기 미세적층헤드의 다수의 동작주기들과 지정하는 단계; 및
    상기 마스크를 기초로 해서 상기 지정된 동작주기들 동안에 상기 지정된 노즐이 상기 기판상에 상기 방울들을 적층하여 상기 화소들을 형성하는 단계;
    들로 구성된 유체재료 방울 미세적층방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 화소들은 다수의 방울들에 의하여 형성되는 화소성분을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 유체재료 방울 미세적층방법.
  23. 삭제
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 지정하는 단계는 상기 화소성분들을 위하여 지정되는 노즐을 무작위로 선정하는 단계를 포함하는 유체재료 방울 미세적층방법.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 미세적층 동작주기는 상기 미세적층헤드를 상기 기판에 대하여 일직선 방향으로 이동시키는 것과 상기 기판을 상기 미세적층헤드에 대하여 일직선 방향으로 이동시키는 것 중에서 적어도 하나에 의해서 수행하는 유체재료 방울 미세적층방법.
  26. 제 21 항에 있어서, 상기한 마스크는 미세적층 동작주기의 수를 증가시키고 각 미세적층 동작주기 중에 상기 미세적층헤드의 노즐들의 발사를 감소시키는 유체재료 방울 미세적층방법.
  27. 제 21 항에 있어서, 상기한 PLED는 컬러 PLED이고, 상기한 화소들은 서로 다른 색의 제 1, 제 2 및 제 3 화소성분들을 포함하는 유체재료 방울 미세적층방법.
  28. 제 21 항에 있어서, 상기한 PLED는 단색의 PLED인 유체재료 방울 미세적층방법.
  29. 유체재료 방울들을 기판상에 미세적층하여 폴리머발광 표시장치(Polymer Light Emitting Display;PLED)의 화소들을 형성하기 위한 미세적층장치에 있어서,
    서로 간에 간격을 두고 배열된 다수의 노즐들을 포함하는 미세적층헤드,
    상기 기판에 대한 상기 미세적층헤드의 위치를 제어하는 배치장치, 및
    상기 기판상에 상기 폴리머발광 표시장치의 상기 화소들의 위치 정보를 수신하는 수신기와, 상기 미세적층헤드의 오동작 노즐 및 공차변화 중에서 적어도 한 가지로 인해서 일어나는 결함밀도를 감소시키고, 상기 마스크를 기초로 해서 상기 노즐들을 상기 화소 내의 상기 하부구조물들에 지정하고, 상기 지정된 노즐을 상기 미세적층헤드의 다수의 동작주기들과 지정시키는 마스크발생모듈과, 상기 배치장치와 통신하고 상기 지정된 다수의 동작주기들을 기초로 해서 상기 배치장치를 향하여 위치제어신호를 발생시키는 위치제어모듈, 및 상기 미세적층헤드와 통신하고 상기 지정된 다수의 동작주기 동안에 상기 하부구조물상으로 지정된 노즐들이 방울을 발사하도록 노즐발사명령을 발생시켜 상기 화소를 형성하는 노즐발사모듈로 구성된 제어장치;
    를 구비한 미세적층장치.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 화소들은 다수의 방울들에 의하여 형성되는 화소성분을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 유체재료 방울 미세적층장치.
  31. 삭제
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 마스크발생모듈은 상기 화소성분들을 위하여 지정되는 노즐을 무작위로 선정하는 것을 특징으로 하는 유체재료 방울 미세적층장치.
  33. 제 31 항에 있어서, 미세적층 동작주기는 상기 미세적층헤드를 상기 기판에 대하여 일직선 방향으로 이동시키는 것과 상기 기판을 상기 미세적층헤드에 대하여 일직선 방향으로 이동시키는 것 중에서 적어도 하나에 의해서 수행하는 미세적층장치.
  34. 제 29 항에 있어서, 상기한 PLED는 컬러 PLED이고, 상기한 화소들은 서로 다른 색의 제 1, 제 2 및 제 3 화소성분들을 포함하는 미세적층장치.
  35. 제 29 항에 있어서, 상기한 PLED는 단색의 PLED인 미세적층장치.
  36. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판상의 제1 위치에 상기 방울중의 하나가 미세적층하도록 형성되는 상기 지정된 노즐과 상기 지정된 동작주기는 상기 구조물패턴에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 미세적층방법.
  37. 제 11항에 있어서,
    상기 기판상의 제1 위치에 상기 방울중의 하나가 미세적층하도록 형성되는 상기 지정된 노즐과 상기 지정된 동작주기는 상기 구조물패턴에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 미세적층장치.
  38. 제 21항에 있어서,
    상기 기판상의 제1 위치에 상기 방울중의 하나가 미세적층하도록 형성되는 상기 지정된 노즐과 상기 지정된 동작주기는 상기 정보에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 유체재료 방울 미세적층방법.
  39. 제 29항에 있어서,
    상기 기판상의 제1 위치에 상기 방울중의 하나가 미세적층하도록 형성되는 상기 지정된 노즐과 상기 지정된 동작주기는 상기 정보에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 미세적층장치.
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