JP2009128910A - 基板洗浄装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板洗浄装置及び方法を提供する。
【解決手段】本発明は、基板洗浄装置及び方法を開示したものであり、基板の移動方向と直交する方向に対して傾斜してブラシを配置し基板を洗浄処理することを特徴とする。
前記特徴によると、基板の洗浄效率を向上させ、基板の移動安全性を向上させ、洗浄液のチャンバ外部への漏出を抑制する基板洗浄装置及び方法を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板処理装置及び方法に関し、より詳細には、平板表示素子の製造に使用される基板を洗浄する基板洗浄装置及び方法に関する。

最近、情報処理機器は、機能の多様化と情報処理速度の高速化を志向して急速に発展しつつある。このような情報処理装置は、稼働情報を表示する表示パネル（Ｐａｎｅｌ）を有する。今まで表示パネルには、主にブラウン管（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）モニターが使用されたが、最近には技術の急速な発展によって軽い且つ、小さい空間を占める液晶表示（ＬＣＤ）のような平板表示パネルの使用が急激に増加している。

平板表示パネルの製造のためには様々な工程が要求される。かかる工程のうち洗浄工程は、基板上に付着したパーティクルなどのような汚染物質を除去する工程であり、薄膜トランジスタなどの素子損失を最小化して歩留まりを向上させるために行われる。一般的に洗浄工程は、基板に水を供給して基板の汚染物質を除去するかブラシを使用して物理的に基板の汚染物質を除去する。

ブラシを利用して基板を洗浄するブラシ洗浄装置において、基板は、基板移送ユニットによって工程チャンバ内で一方向に移動される間にブラシ洗浄ユニットによって洗浄処理される。ブラシ洗浄ユニットは、ブラシと、ブラシに回転力を提供するブラシシャフト及び駆動部材を有し、ブラシシャフトの両端部はベアリング部材などによって支持される。

そこで、本発明は上記従来の基板処理装置及び方法における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、ブラシを利用する基板洗浄工程中、基板の洗浄效率を向上できる基板洗浄装置及び方法を提供することにある。
また他の目的は、ブラシを利用する基板洗浄工程中、基板の移動安全性を向上できる基板洗浄装置及び方法を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明による基板洗浄装置は、基板を洗浄する装置であって、洗浄工程が行われる空間を提供する工程チャンバと、前記工程チャンバ内に設けられ、基板を移動させる基板移送ユニットと、前記基板の移動方向と直交する方向に対して傾斜して設けられ、前記基板を洗浄するブラシを含むブラシ洗浄ユニットと、を有することを特徴とする。

前記基板移送ユニットは、互いに並列に配列され、基板と接触する多数の移送ローラーが設けられた移送シャフトを含み、前記移送シャフトは、水平に対して一定の傾斜角度を有するように傾斜して配置されることが好ましい。

前記ブラシは、水平に対して傾斜した方向に移動される前記基板との距離が長さ方向に沿って同一であることが好ましい。
前記ブラシは、前記基板の移動方向に対して反時計（ＣＣＷ）方向に傾斜して配置されることが好ましい。
前記ブラシは、前記基板の移動方向に対して時計（ＣＷ）方向に傾斜して配置されることが好ましい。
前記ブラシは、前記基板移動方向の直交方向に対して５°〜１０°の範囲の傾斜角度を有するように配置されることが好ましい。

前記ブラシ洗浄ユニットは、前記移送シャフトによって移動する基板の上部に配置される上部ブラシ洗浄ユニットと、前記移送シャフトによって移動する基板の下部に配置される下部ブラシ洗浄ユニットと、を含むことが好ましい。

また上記目的を達成するためになされた本発明による基板洗浄方法は、基板を洗浄する方法であって、前記基板の移動方向と直交する方向に対して傾斜した方向にブラシの洗浄力を作用させ、前記基板を洗浄処理することを特徴とする。

前記基板洗浄方法は、前記基板を水平に対して所定の角度傾斜した状態で移動させることが好ましい。
前記基板洗浄方法は、前記ブラシの洗浄力を前記基板の移動方向の反対方向に下向き傾斜して作用させることが好ましい。

本発明には、基板から除去された汚染物質がブラシに再付着することを防止するという効果がある。
また、本発明によると、ブラシとブラシシャフトに乗って流れ、チャンバ外部に漏出する洗浄液の量を減少できる。
また、本発明によると、基板から除去された汚染物質が基板に形成された電極や配線のような段差部に再付着することを防止できる。
また、本発明によると、基板の移動安全性を向上できる。

次に、本発明に係る基板洗浄装置及び方法を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
各図面の符号において、同一の構成要素に対しては、たとえ別の図面上に表示されていてもできるだけ同一の符号を付けるようにした。また、本発明の説明において、関連する公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨をぼかす虞があると判断される場合にはその詳細な説明は省略した。
＜実施の形態＞

実施の形態において基板Ｓは、平板表示パネルの製造に使用される基板Ｓを例に取り上げて説明する。しかし、基板Ｓは、半導体チップ製造に使用されるウェハとすることもできる。

図１は、本発明による基板処理装置の一実施の形態を示す断面図である。
図１を参照すると、実施の形態による基板処理装置１０は、工程チャンバ１００、１００’、１００’’と基板移送ユニット２００、２００’、２００’’を含む。

工程チャンバ１００、１００’、１００’’は基板Ｓ処理工程が行われる空間を提供する。工程チャンバ１００、１００’、１００’’内には基板移送ユニット２００、２００’、２００’’が各々設けられ、基板移送ユニット２００、２００’、２００’’は、工程チャンバ１００、１００’、１００’’間、又は工程チャンバ１００、１００’、１００’’内で基板Ｓを一方向に移動させる。

工程チャンバ１００、１００’、１００’’は、大体直方体形象を有し、互いに隣接して配置される。工程チャンバ１００、１００’、１００’’の一側壁には工程チャンバ１００、１００’、１００’’に基板Ｓが流入する流入口１１０ａ、１１０ａ’’が提供され、これと対向する他側壁には、工程チャンバ１００、１００’、１００’’から基板Ｓが流出される流出口１１０ｂ、１１０ｂ’が提供される。

各工程チャンバ１００、１００’、１００’’内では基板Ｓに対して所定工程が行われる。工程チャンバ１００、１００’、１００’’のうち工程チャンバ１００では洗浄工程が行われる。洗浄工程が行われる工程チャンバ１００の前方に位置する工程チャンバ１００’ではエッチング工程が行われ、洗浄工程が行われる工程チャンバ１００の後方に位置する工程チャンバ１００’’では乾燥工程が行われる。

洗浄工程が行われる工程チャンバ１００内には、洗浄部材３００、４００が設けられ、洗浄部材３００、４００は、基板移送ユニット２００によって移動中の基板Ｓを洗浄する。

図２は、図１の洗浄工程が行われる工程チャンバの平面図であり、図３は、図２の基板移送ユニットの側面図であり、図４は、図２のブラシ洗浄ユニットの側面図である。

図１と図２を参照すると、基板移送ユニット２００は、移送シャフト２１０、動力伝達部材２２０、駆動部材２３０、そしてガイド部材２４０を含む。

移送シャフト２１０は、工程チャンバ１００の側壁に形成された流入口１１０ａ及び流出口１１０ｂに対応する高さに並列に配置される。移送シャフト２１０は、図３に示すように、一端が他端に比べて高く位置するようにθ_２の傾斜角度で傾斜して配置される。この時、低い位置に配置された移送シャフト２１０の他端一側には、後述するガイド部材２４０が配置され、傾斜した状態で移動する基板の側面を支持する。薬液や脱イオン水などを噴射して基板を処理する工程は、通常基板を移送しながら行われ、この時、基板を処理した処理液を基板から容易に除去するために、基板を一定角度で傾斜した状態で移送する。

移送シャフト２１０の両端は、ベアリングなどの回転支持部材（図示せず）によって支持される。移送シャフト２１０の長さ方向に複数の地点に移送ローラー２１２が設けられる。移送ローラー２１２は、それに挿入された移送シャフト２１０と共に回転するように設けられる。

移送シャフト２１０には動力伝達部材２２０が連結される。動力伝達部材２２０は、駆動部材２３０の回転力を移送シャフト２１０に伝達する。動力伝達部材２２０はプーリー２２２及びベルト２２４を含む。プーリー２２２は、移送シャフト２１０の両端に各々設けられ、移送シャフト２１０の両端のうち何れか一端に設けられる。複数のプーリー２２２はベルト２２４によって互いに連結される。隣接した移送シャフト２１０に設けられたプーリー２２２は、ベルト２２４によって互いに連結されて、対を成す。

これとは別に、動力伝達部材２２０にはギアが使用できる。移送シャフト２１０の両端または何れか一端にギアが連結され、複数のギアが互いにかみ合うように移送シャフト２１０が配置される。また、選択的に機械的摩擦によるパーティクル発生を防止するために、動力伝達部材２２０には、自力を利用して回転力を伝達する磁石部材（図示せず）が使用できる。

駆動部材２３０は、動力伝達部材２２０のうち少なくとも一つに回転力を提供するように複数のプーリー２２２のうち何れか一つに連結される。駆動部材２３０にはモーターが使用される。駆動部材２３０の回転力が動力伝達部材２２０によって移送シャフト２１０に伝達されると、移送シャフト２１０の移送ローラー２１２の上側に載置された基板Ｓが移送ローラー２１２の回転によって一方向に移動される。

ガイド部材２４０は、ガイド軸２４２、ベアリング部材２４４、そしてガイドローラー２４６を含む。ガイド軸２４２は、移送シャフト２１０の配列方向に沿って移送シャフト２１０の一端付近に一列に配置される。ガイド軸２４２にはベアリング部材２４４が設けられ、ベアリング部材２４４にはベアリング部材２４４を囲むガイドローラー２４６が設けられる。具体的に、ガイドローラー２４６は、中空型の円筒部材から成り、ベアリング部材２４４はガイドローラー２４６の内側に挿入される。ガイドローラー２４６は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの合成樹脂材質などから成る。

また図１を参照すると、基板Ｓは、工程チャンバ１００内で基板移送ユニット２００によって移動される間に洗浄部材３００、４００によって洗浄される。洗浄部材３００、４００は、スチーム洗浄ユニット３００とブラシ洗浄ユニット４００とを含む。

スチーム洗浄ユニット３００は、基板Ｓに高温及び高圧のスチームを噴射して基板Ｓを一次洗浄する。スチームによって、基板Ｓに付着したパーティクルなどのような汚染物質が基板Ｓから除去されるか、または基板Ｓに対して汚染物質の付着力が低下する。

ブラシ洗浄ユニット４００は、スチーム洗浄ユニット３００によって洗浄が行われた基板Ｓをブラシの物理的な接触力を使用して二次洗浄する。ブラシによって基板Ｓに残留する汚染物質が基板Ｓから除去される。スチーム洗浄によって数マイクロメートル以下の大きさのパーティクルは基板Ｓに対する付着力が低下し、以後ブラシ洗浄によって基板Ｓから除去される。

また、図２及び図４を参照すると、ブラシ洗浄ユニット４００は、第１ブラシ洗浄ユニット４２０と第２ブラシ洗浄ユニット４４０とを含む。第１及び第２ブラシ洗浄ユニット４２０、４４０は、工程チャンバ１００内に並列に配置される。第１及び第２ブラシ洗浄ユニット４２０、４４０は、同一の構成を有するので、以下では第１ブラシ洗浄ユニット４２０を例に取り上げて説明し、第２ブラシ洗浄ユニット４４０に対する詳細な説明は省略する。

第１ブラシ洗浄ユニット４２０は、図４に示すように、基板Ｓの上面を洗浄する上部ブラシ洗浄ユニット４２０ａと基板Ｓの下面を洗浄する下部ブラシ洗浄ユニット４２０ｂとを含む。上部及び下部ブラシ洗浄ユニット４２０ａ、４２０ｂは、各々ブラシ４２２、４２２’、ブラシシャフト４２４、４２４’、そしてモーター４２６、４２６’を有する。ブラシ４２２、４２２’は、基板Ｓと接触して物理的に基板Ｓから汚染物質を除去する。ブラシ４２２、４２２’は、基板Ｓの幅に相応する長さを有し、工程チャンバ１００内の基板Ｓの上部及び下部に各々配置される。ブラシシャフト４２４、４２４’は、基板Ｓの上部と下部に配置されたブラシ４２２、４２２’の両端に結合され、ベアリング部材４２５ａ、４２５ｂ、４２５ａ’、４２５ｂ’によって両端が支持される。ベアリング部材４２５ａ、４２５ｂ、４２５ａ’、４２５ｂ’によって支持されたブラシシャフト４２４、４２４’の一端にはモーター４２６、４２６’が各々連結される。

図３に示すように、移送シャフト２１０の一端が他端に比べて高く位置するようにθ_２の傾斜角度で傾斜して配置されるので、移送シャフト２１０によって移動される基板Ｓもθ_２の傾斜角度で傾斜した状態で移動される。従って、図４に示すように、上部ブラシ洗浄ユニット４２０ａのブラシ４２２と、下部ブラシ洗浄ユニット４２０ｂのブラシ４２２’もθ_２の傾斜角度で傾斜して配置される。そして、ブラシ４２２、４２２’と基板Ｓとの間の接触面積を均一に維持するために、ブラシ４２２、４２２’は、移動基板Ｓとの距離が長さ方向に沿って同一であるのが好ましい。

また、図２を参照すると、基板Ｓを洗浄するブラシ４２２は、基板Ｓの移動方向に傾斜した方向に設けられる。すなわち、ブラシ４２２は、ブラシ４２２の長さ方向と基板Ｓの移動方向が交差するように設けられる。例えば、ブラシ４２２は、ブラシ４２２の長さ方向が基板Ｓの移動方向に対して反時計（ＣＣＷ）方向に傾斜して配置される。これとは反対に、ブラシ４２２は、ブラシ４２２の長さ方向が基板Ｓの移動方向に対して時計（ＣＷ）方向に傾斜して配置できる。この時、ブラシ４２２は、ブラシ４２２の長さ方向が基板移動方向の垂直方向と５°〜１０°の傾斜角度θ_１で傾斜して配置される。

このように、ブラシ４２２を基板Ｓの移動方向に傾斜した方向に配置して基板Ｓにブラシ４２２の洗浄力を作用させると、ブラシ４２２が基板Ｓの移動方向の垂直方向に配置された従来の場合に比べて基板をより效率的に洗浄処理できる。以下、図５（ａ）乃至図８（ｂ）を参照してこれに係る説明を行なう。

図５（ａ）及び（ｂ）は、従来技術と本発明のブラシ洗浄ユニットを利用した基板洗浄工程時に基板から除去されるパーティクルの移動経路を示す図である。

前術のように、基板Ｓは、水平に対してθ_２の傾斜角度で傾斜した状態で移動される。これによって、洗浄工程を行う時に基板Ｓ上に供給される洗浄液（例えば、脱イオン水（ＤＩＷ）など。）は水平に対して下向き傾斜した方向に流れる。このような状態で基板Ｓ上にブラシ４２２の洗浄力を作用させて基板Ｓ上の残留汚染物質を除去する。

ところが、ブラシ４２２が基板Ｓの移動方向の垂直方向に配置された従来の場合には、図５（ａ）に示すように、ブラシ４２２によって基板Ｓから除去された汚染物質が洗浄液の流れに沿って移動しながらブラシ４２２に再付着する。前記のような現象は、洗浄液の流れ方向とブラシ４２２の長さ方向が同一であるために発生する。しかし、本発明のブラシ４２２は、図５（ｂ）に示すように、ブラシ４２２の長さ方向が基板Ｓの移動方向に傾斜した状態で設けられるので、基板Ｓから除去された汚染物質が洗浄液の流れに沿って移動し、ブラシ４２２に再付着しない。

図６（ａ）及び（ｂ）は、従来技術と本発明のブラシ洗浄ユニットを利用した基板洗浄工程時にブラシによる洗浄液の漏洩（Ｌｅａｋａｇｅ）状態を示す図である。

従来の場合、図６（ａ）に示すように、洗浄液がブラシ４２２とブラシシャフト４２４に乗って流れ、工程チャンバ（図１の図面参照番号１００）の外部に漏出する。本発明の場合にも従来の場合と同様に、洗浄液がブラシ４２２とブラシシャフト４２４に乗って流れ、工程チャンバ１００の外部に漏出しうる。しかし、本発明の場合には、図６（ｂ）に示すように、ブラシ４２２に乗って流れる洗浄液が、重力によるそれ自体の自重と基板Ｓに沿って下向き移動する洗浄液が加える力とによってブラシ４２２から一部離脱する。このような作用によって、ブラシ４２２とブラシシャフト４２４に乗って流れ、チャンバ外部に漏出する洗浄液の量を減少できる。

図７（ａ）及び（ｂ）は、従来技術と本発明のブラシ洗浄ユニットを利用した基板洗浄工程時に基板上に形成された段差部へのパーティクル再付着有無を示す図である。

基板Ｓ上には各種電極と配線が積層され、積層された電極と配線によって基板Ｓ上に段差部Ｐが形成される。従来の場合には、図７（ａ）に示すように、段差部Ｐの長さ方向とブラシ４２２の長さ方向が平行であるので、ブラシ４２２の洗浄力が段差部Ｐの垂直方向に作用する。これによって、基板Ｓから除去された汚染物質のうちブラシ４２２に付着している汚染物質が段差部Ｐの下部エッジに再付着する問題点があった。しかし、図７（ｂ）に示すように、本発明のブラシ４２２は、ブラシ４２２の長さ方向が段差部Ｐの長さ方向に傾斜した方向に配置されるので、ブラシ４２２の洗浄力が段差部Ｐに下向き傾斜して作用される。このように、ブラシ４２２の洗浄力が段差部Ｐに作用されると、汚染物質が段差部Ｐの下部に流入しても下向き傾斜して作用するブラシ４２２の洗浄力によって汚染物質が除去できる。従って、本発明は、基板Ｓから除去された汚染物質のうちブラシ４２２に付着している汚染物質が段差部Ｐの下部に再付着することを防止できる。

図８（ａ）及び（ｂ）は、従来技術と本発明のブラシ洗浄ユニットを利用した基板洗浄工程時にブラシによる基板支持状態を示す図である。

従来の場合には、図８（ａ）に示すように、ブラシ４２２が基板Ｓの移動方向の垂直方向に配置されるので、ブラシ４２２と接触する移動基板Ｓの領域は非常に制限的である。すなわち、基板Ｓの移動方向に平行な一辺の長さのうち、ブラシ４２２の直径より短い長さに該当する基板領域のみがブラシ４２２と接触している。しかし、本発明の場合には、図８（ｂ）に示すように、基板Ｓの移動方向に平行な一辺の長さのうち、ブラシ４２２両端の対蹠点の間の基板移動方向の距離に該当する基板領域がブラシ４２２と接触している。このように、本発明のブラシは、従来の場合に比べてブラシ４２２と接触する基板Ｓ領域がより広いので、より安定的に移動される基板Ｓを支持できる。そして、これにより、移送シャフト２１０によって移動される基板Ｓの移動安全性を向上できる。

尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

本発明の実施の形態による基板洗浄装置の一例を示す断面図である。 図１洗浄工程が行われる工程チャンバの平面図である。 図２の基板移送ユニットの側面図である。 図２のブラシ洗浄ユニットの側面図である。 （ａ）従来技術のブラシ洗浄ユニットを利用した基板洗浄工程の時に基板から除去されるパーティクルの移動経路を示す図である。（ｂ）本発明のブラシ洗浄ユニットを利用した基板洗浄工程の時に基板から除去されるパーティクルの移動経路を示す図である。 （ａ）従来技術のブラシ洗浄ユニットを利用した基板洗浄工程の時にブラシによる洗浄液の漏洩状態を示す図である。（ｂ）本発明のブラシ洗浄ユニットを利用した基板洗浄工程の時にブラシによる洗浄液の漏洩状態を示す図である。 （ａ）従来技術のブラシ洗浄ユニットを利用した基板洗浄工程の時に基板上に形成された段差部へのパーティクル再付着有無を示す図である。（ｂ）本発明のブラシ洗浄ユニットを利用した基板洗浄工程の時に基板上に形成された段差部へのパーティクル再付着有無を示す図である。 （ａ）従来技術のブラシ洗浄ユニットを利用した基板洗浄工程の時にブラシによる基板支持状態を示す図である。（ｂ）本発明のブラシ洗浄ユニットを利用した基板洗浄工程の時にブラシによる基板支持状態を示す図である。

符号の説明

１００，１００’，１００’’ 工程チャンバ
２００，２００’，２００’’ 基板移送ユニット
２１０ 移送シャフト
２４０ ガイド部材
４００ ブラシ洗浄ユニット
４２０ 第１ブラシ洗浄ユニット
４２０ａ 上部ブラシ洗浄ユニット
４２０ｂ 下部ブラシ洗浄ユニット
４２２、４２２’ ブラシ
４２４、４２４’ ブラシシャフト
４２６，４２６’ モーター
４４０ 第２ブラシ洗浄ユニット

Claims (10)

1. 基板を洗浄する装置であって、
   洗浄工程が行われる空間を提供する工程チャンバと、
   前記工程チャンバ内に設けられ、基板を移動させる基板移送ユニットと、
   前記基板の移動方向と直交する方向に対して傾斜して設けられ、前記基板を洗浄するブラシを含むブラシ洗浄ユニットと、を有することを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記基板移送ユニットは、互いに並列に配列され、基板と接触する多数の移送ローラーが設けられた移送シャフトを含み、
   前記移送シャフトは、水平に対して一定の傾斜角度を有するように傾斜して配置されることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. 前記ブラシは、水平に対して傾斜した方向に移動される前記基板との距離が長さ方向に沿って同一であることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
4. 前記ブラシは、前記基板の移動方向に対して反時計（ＣＣＷ）方向に傾斜して配置されることを特徴とする請求項３に記載の基板洗浄装置。
5. 前記ブラシは、前記基板の移動方向に対して時計（ＣＷ）方向に傾斜して配置されることを特徴とする請求項３に記載の基板洗浄装置。
6. 前記ブラシは、前記基板移動方向の直交方向に対して５°〜１０°の範囲の傾斜角度を有するように配置されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の基板洗浄装置。
7. 前記ブラシ洗浄ユニットは、
   前記移送シャフトによって移動する基板の上部に配置される上部ブラシ洗浄ユニットと、
   前記移送シャフトによって移動する基板の下部に配置される下部ブラシ洗浄ユニットと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
8. 基板を洗浄する方法であって、
   前記基板の移動方向と直交する方向に対して傾斜した方向にブラシの洗浄力を作用させ、前記基板を洗浄処理することを特徴とする基板洗浄方法。
9. 前記基板を水平に対して所定の角度傾斜した状態で移動させることを特徴とする請求項８に記載の基板洗浄方法。
10. 前記ブラシの洗浄力を前記基板の移動方向の反対方向に下向き傾斜して作用させることを特徴とする請求項９に記載の基板洗浄方法。

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