KR100995410B1 - 펄스 젯을 이용한 세정 장치 - Google Patents

Abstract

기판에 공급되는 세정액의 공급 형태를 혹은 세정액에 걸리는 압력의 형태를 일정 시간씩 공급과 중단을 반복하는 펄스 타입으로 하며, 세정액이 공급되는 압력은 20kg중/cm² 정도의 고압으로 설정하는 세정 장치가 개시된다.

본 발명에 따르면, 세정 공정 중 기판면에 수막이 형성되어 세정 효율을 떨어뜨리는 문제를 없애 세정 효율을 높이고, 세정액을 절약할 수 있다.

Description

펄스 젯을 이용한 세정 장치 {Device of washing using pulse zet type cleanning solution supply}

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 젯을 이용한 세정 장치의 개략적으로 나타내는 배관 구성도이다.

도2는 시간이 경과하면서 개폐 밸브의 주기적 개폐 동작에 의해 노즐로 공급되는 세정액량을 나타내는 그래프이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 기판 고정대 20: 노즐

30: 세정액 탱크 40: 공급 배관

50: 가압 펌프 60: 개폐 밸브

70: 분기 배관 80: 환류 밸브

90: 필터

본 발명은 펄스 젯(pulse zet)을 이용한 세정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평판 디스플레이(flat panel display) 제조에 사용되는 펄스 젯을 이용한 세정 장치에 관한 것이다.

공정에 정밀성이 요구될수록 이물을 배재하기 위한 세정 공정이 공정 단계 별로 사용되는 경우가 많아진다. CRT(cathod ray tube)나 평판형 디스플레이 제조 공정도 많은 공정 단계를 거쳐야 하는 동시에 정밀성이 요구되는 공정이다.

이들 디스플레이의 제조 공정 상의 세정에는 여러 가지 방법이 사용될 수 있다. 대상을 수조에 담그는 딥(dip) 방법, 수조에 담그되 수조에 유동을 일으키거나 초음파를 발생시키는 방법, 대상을 흐르는 물을 통과하게 하는 방법 등과 함께 대상을 회전시키면서 그 위에 세정액을 공급하는 스핀 세정 방법도 많이 사용되고 있다.

종래의 세정 방법의 예로서 스핀 세정기에서 세정이 이루어지는 형태를 살펴보면, 회전 척에 디스플레이 기판 혹은 판넬이 회전 중 이탈되지 않도록 적재된다. 회전 척이 회전하면서 기판의 세정면에 약액이 섞인 세정액 혹은 순수가 공급된다. 세정액은 가령 순수의 경우 5kg중/cm² 정도의 압력을 가지고 단일 출구(spot type)의 튜브형 노즐을 통해 공급되는 경우가 많으며, 세정 공정 시간 중에 지속적인 압력으로 공급된다.

그런데, 이러한 패턴을 가진 종래의 스핀 세정 방법에서는 단일 출구형 노즐을 사용함으로써 세정 시간이 길어지는 문제가 있고, 기판면에 고착된 파티클의 경우에는 세정이 잘 되지 않고 세정이 끝난 기판면에 계속 부착되는 경우가 많다. 특히, 상당한 압력으로 기판에 세정액이 공급됨에도 불구하고 기판면에 세정액의 수 막이 형성되어 노즐에서 분사된 물줄기가 기판면상에 형성된 수막을 때리게 되므로 파티클에 충격을 주어 기판면에서 제거하는 세정이 제대로 이루어지지 않는 경우가 많다.

본 발명은 상술한 종래 스핀 세정 방법의 문제점을 경감시키기 위한 것으로, 기판면에 부착된 파티클에 대한 제거 효율을 높일 수 있는 스핀 세정 방법 및 그에 적합한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 기판에 형성되는 수막이 기판에 공급되는 세정액의 충격력을 약화시켜 세정력을 떨어뜨리는 현상을 방지할 수 있는 스핀 세정 방법 및 그에 적합한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세정 방법은, 기판에 공급되는 세정액의 공급 형태를 혹은 세정액에 걸리는 압력의 형태를 일정 시간씩 공급과 중단을 반복하는 펄스 타입으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 세정액이 공급되는 압력은 10kg중/cm² 이상 40kg중/cm² 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명 방법은 다른 세정 방식에 공히 사용될 수 있으나, 수막 형성에 따른 세정 효율 문제가 큰 스핀 세정 방식과 인라인 세정 방식에 특히 효율적으로 사용될 수 있다.

본 발명 방법에서 세정액의 공급과 중단을 반복하는 일정 시간은 회전척의 회전 속도와 인라인 상의 이동 속도를 고려하되, 압력이 걸리는 시간과 세정액 공급이 중단되는 시간이 0.1 내지 2초가 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세정 장치는, 세정 대상 기판이 거치되는 기판 고정대, 기판면에 세정액을 분사하는 노즐, 세정액 탱크, 노즐과 세정액 탱크를 연결하는 공급 배관, 공급 배관 상에 설치되는 가압 펌프, 가압 펌프와 노즐 사이에 위치하는 개폐 밸브, 가압 펌프와 개폐 밸브 사이에 분기되어 세정액 탱크로 이어지는 분기 배관, 분기 배관 상에 설치되는 환류 밸브를 구비하되, 개페 밸브와 환류 밸브는 개폐 동작이 반대로 이루어져 개폐 밸브가 닫힐 때 가압된 공급 배관의 가압된 세정액이 분기 배관을 거쳐 환류될 수 있도록 환류 밸브가 열리고, 개폐 밸브가 열릴 때에는 가압된 상태의 세정액이 압력 약화 없이 노즐에 닿도록 환류 밸브는 닫히는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 가압 펌프는 탱크의 세정액을 20kg중/cm² 이상으로 가압할 수 있으며, 가압된 세정액을 노즐로 보내는 역할을 하고, 탱크도 높은 압력의 세정액을 수용하기 위한 고압 탱크로 구성될 수 있다.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 젯을 이용한 세정 장치의 개략적으로 나타내는 배관 구성도이다.

도1을 참조하면, 회전척 형태의 기판 고정대(10)에는 기판이 세정 중에 회전 가능하게 고정된다. 기판 고정대는 본 실시예와 달리 인라인 상으로 이동하는 이동식 고정대일 수 있다. 회전척의 회전 속도는 50 내지 400 RPM(round per minute)일 수 있다. 기판 고정대(10) 위쪽에는 기판의 세정면에 세정액을 분사하는 노즐(20)이 설치된다. 기판 고정대(10)와 노즐(20)은 세정 챔버(미도시)에 설치된다.

이때, 노즐(20)은 세정액 줄기를 하나로 하는 스폿 타입(spot type)에 비해 샤워 타입(shower type)이 바람직하며, 기판에 플랫(flat)하게 세정액을 뿌려줄 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 세정액을 고압으로 샤워 타입으로 뿌려주면 기판의 파티클(particle)들에 직접 충격을 주어 기판면에서 이탈시키는 것이 용이해지며, 노즐(20)로부터 세정액이 받는 기판까지 거리가 기판 위치에 따라 다른 것보다 노즐(20)의 형태를 선형으로 하거나 노즐 구멍을 라인상으로 배열하여 세정액이 기판면에 도달하는 거리가 같도록 하는 것이 고른 세정력을 발휘할 수 있어 바람직하다. 노즐(20)의 직경을 작게함므로써 고압으로 기판을 세정하는 외에 세정액의 소모를 줄일 수 있다.

노즐(20)에 공급되는 세정액은 세정액 탱크(30)에 먼저 공급되며, 노즐(20)과 세정액 탱크(30)는 배관(40)을 통해 연결된다. 세정액 탱크(30)나 공급 배관(40)은 가압된 세정액의 높은 압력을 견디기 위한 고압 스테인레스(SUS) 배관이나 탱크를 사용하는 것이 일반적이며, 공급 배관(40) 상에 설치되는 가압 펌프(50)는 탱크의 세정액을 20kg중/cm² 정도의 압력으로 가압하는 역할을 한다. 가 압의 범위는 10 내지 40kg중/cm²으로 하며, 가압 펌프(50)와 노즐(20) 사이에는 가압된 세정액을 단속적 펄스로 보내기 위해 공급 배관(40)을 개폐하는 개폐 밸브(60)가 설치된다.

도2는 시간이 경과하면서 개폐 밸브의 주기적 개폐 동작에 의해 노즐로 공급되는 세정액량을 나타내는 그래프이다.

y축은 시간당 노즐(20)로 공급되는 세정액이 을 나타내는 것으로 세정액이 펄스 형태로 단속적으로 공급됨을 알 수 있다. 회전척의 회전 속도가 빠르면 기판의 세정액 제거가 빠르게 이루어지고 따라서 수막도 빠르게 제거된다. 그러므로, 세정액의 공급이 중단되는 시간은 스핀 세정의 경우, 회전척 회전속도가 빠를수록 짧게 설정하는 것이 공정 시간 절약면에서 바람직하다.

가압 펌프(50)와 개폐 밸브(60) 사이에는 개폐 밸브(60)가 급속히 잠기면서 배관에 걸리는 압력을 해소하기 위해 세정액 탱크(30)로 이어지는 분기 배관(70)을 설치한다. 분기 배관(70) 상에는 환류 밸브(80)가 설치된다. 개페 밸브(60)와 환류 밸브(80)는 개폐 동작이 반대로 이루어진다. 즉, 개폐 밸브(60)가 닫힐 때 가압된 공급 배관(40)의 가압된 세정액이 분기 배관(70)을 거쳐 세정액 탱크(30)로 환류될 수 있도록 환류 밸브(80)가 열리고, 개폐 밸브(60)가 열릴 때에는 가압된 상태의 세정액이 압력 약화 없이 노즐(20)에 닿도록 환류 밸브(80)는 닫힌다.

노즐(20)에서 나오는 세정액이 펄스 형태가 되기 위해서는 개폐 동작은 밸브가 세정액 공급을 위해 열려 있는 시간 혹은 닫혀 있는 시간보다 적도록 한다. 가 령, 도2와 같이 세정액이 1초간 공급되고, 1초간 중단되는 형태를 보일 때 개폐 동작은 0.1초 미만으로 하는 것이 바람직하다. 일반적으로 개폐 밸브(60)로 사용되는 공압 솔레노이드 밸브는 작동시간이 길고 고압에 쉽게 파손되는 경향이 있으므로 이런 빠른 개폐 동작을 위해 개폐 밸브 및 환류 밸브는 전기 솔레노이드 밸브로 이루어지는 것이 바람직하다. 밸브 제어를 위해서는 세정 장비의 콘트롤러(미도시) 등에서 일정 주기로 밸브에 신호가 주어진다.

공급 배관(40) 상에는 세정액에서 이물질을 걸러주는 필터(90)가 설치되는 것이 통상적이다. 필터(90)의 설치 위치는 세정액의 압력이 단속적으로 끊기는 개폐 밸브(60) 이후보다는 세정액이 지속적으로 존재하는 분기 지점 이전으로 정하는 것이 바람직하다. 통상 필터(90)의 배관상 전후 압력 차이가 2kg중/cm²을 넘지 않도록 한다.

세정액의 구성은 제거하고자 하는 대상 물질에 따라 달라질 수 있다. 세정면의 파티클 제거 효과를 높이기 위해 세정액을 공급하는 튜브 단부 혹은 노즐에 초음파 발진기(supersonic generator, megasonic)를 설치할 수 있다.

세정 챔버에서는 세정이 이루어진 후 건조가 함께 이루어질 수 있으며, 노즐에서 샤워 방식으로 세정액을 뿌리고, 초음파 세정을 한 후, 린스(linse)와 건조의 순으로 공정이 이루어질 수 있다.

본 발명에 따라 20kg중/cm²압력으로 1초씩 세정액 분사와 멈춤을 반복하여 잉크젯 방식의 세정을 실시한 경우, 노즐의 세정액 분사 압력을 10kg중/cm²으로 하 여 같은 시간 지속적으로 세정액을 분사한 경우에 기판당 파티클 잔여 개수가 60 내지 80개이던 것이 50개 정도로 줄어드는 것이 확인되었다.

또한, 세정액 실제 분사 시간이 줄어들기 때문에 노즐의 크기를 줄이는 방법으로 압력이 높아지고 같은 공정 시간 동안 세정액 분사가 이루어짐으로써 세정액 소모가 절반정도로 줄어들게 된다.

본 발명에 따르면, 기판에 수막이 형성되어 세정력을 줄이는 것을 방지하여 기판면에 부착된 파티클에 대한 제거 효율을 높일 수 있으며, 세정액의 소모량을 줄이는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 세정 대상 기판이 거치되는 기판 고정대,

   상기 기판 면에 세정액을 분사하는 노즐,

   세정액이 저장되는 세정액 탱크,

   상기 노즐과 상기 세정액 탱크를 연결하는 공급 배관,

   상기 공급 배관 상에 설치되는 가압 펌프,

   상기 가압 펌프와 상기 노즐 사이에 위치하는 개폐 밸브,

   상기 가압 펌프와 상기 개폐 밸브 사이에서 상기 공급 배관과 분기되어 상기 세정액 탱크로 이어지는 분기 배관,

   상기 분기 배관 상에 설치되는 환류 밸브를 구비하되,

   상기 개페 밸브와 상기 환류 밸브는 개폐 동작이 반대로 이루어짐을 특징으로 하는 세정 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 개폐 동작은 0.1 내지 2초 간격으로 주기적으로 이루어지도록 조절되며, 상기 개폐 밸브 및 상기 환류 밸브는 전기 솔레노이드 밸브로 형성됨을 특징으로 하는 세정 장치.

Images