KR101033122B1 - 액정표시장치의 제조를 위한 기판세정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 표면을 노출시킨 상태에서 일 방향 이송시키는 기판이송수단과; 상기 이송되는 기판 상부에서 각각 서로 다른 제 1 및 제 2 방향으로부터 상기 기판을 향해 세정액을 분사하는 제 1 및 제 2 아쿠아나이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판세정장치를 제공한다.
이에 서로 다른 방향에서 세정액을 분사하는 제 1 및 제 2 아쿠아나이프를 이용하여 기판의 대면적화에도 불구하고 보다 신속하고 깨끗하게 기판을 세정할 수 있는 바, 보다 개선된 특징의 액정표시장치를 구현하는데 일조하는 효과가 있다.
기판, 구동롤러, 아쿠아나이프, 세정액

Description

액정표시장치의 제조를 위한 기판세정장치{substrate cleaning apparatus for liquid crystal display device}
도 1은 일반적인 아쿠아나이프를 구비한 기판세정장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 아쿠아나이프를 구비한 기판세정장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 아쿠아나이프를 구비한 기판세정장치의 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
50 : 기판 52 : 기판이송수단
54 : 구동롤러 56 : 제 1 아쿠아나이프
58 : 제 2 아쿠아나이프
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display device)용 제조장비에 관한 것으로, 좀더 자세하게는 액정표시장치의 제조를 위하여 기판(substrate)을 대상으로 진행되는 각종 처리공정 후 잔류 케미컬(chemical) 등의 불순물 제거를 위해서 일 방향 이송되는 기판 표면으로 순수(deionized water)를 분사하는 아쿠아나이프(aqua knife)를 구비한 기판세정장치에 관한 것이다.
일반적인 액정표시장치는 핵심적인 요소로서 사용자에게 보여지는 화상을 디스플레이(display)하는 액정패널(liquid crystal display panel)을 포함하는데, 이는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면으로 각각 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 투명한 절연기판을 포함한다.
잘 알려진 바와 같이 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성과 전기장 내에 놓일 경우에 그 크기에 따라 분자배열 방향이 변화되는 분극성질을 띤다.
이에 액정패널은 서로 대면되는 두 전계생성전극 간의 전기장 변화를 통해서 그 사이로 개재된 액정분자 배열방향을 인위적으로 조절하고, 이에 따른 빛의 투과율 변화를 이용하여 여러 가지 화상을 표시하는 것으로, 최근에는 특히 화상표현의 기본단위인 화소(pixel)를 행렬 방식으로 배열하고 이들 각 화소와 일대일 대응 구비된 박막트랜지스터(Thin Firm Transistor : TFT)를 이용하여 각각을 독립적으로 제어하는 능동행렬방식(active matrix type)이 해상도 및 동영상 구현능력에서 뛰어나 각광받고 있다.
이 경우 액정패널을 구성하는 양 기판은 각각 수 차례에 걸친 기계적, 화학적 처리공정을 수반하는데, 특히 각 공정 전후로 기판 표면의 각종 케미컬이나 불순물을 제거하는 세정공정이 필수적으로 뒤따라 결함을 최소화하고 수율을 향상시킨다.
이 같은 일반적인 기판 세정공정은 린싱(rinsing)용 분사 유닛(unit)을 이용하여 기판으로 세정액을 분사하고 브러시(brushing) 유닛으로 표면을 닦아내며 초음파 유닛을 사용하여 초음파를 가한 후 잔존하는 수분을 제거하는 건조의 순서로 진행되는데, 도 1에는 이중 소정압력의 세정액을 기판(10) 표면으로 분사하여 세정하는 아쿠아나이프(14)를 구비한 기판세정장치가 나타나 있다.
보이는 바와 같이, 일반적인 아쿠아나이프(14)를 구비한 기판세정장치는 기판(10) 표면을 노출시킨 상태로 일 방향 이동시키기 위한 다수의 나란한 구동롤러(12)와, 상기 기판(10) 표면으로 소정 압력의 세정액을 분사하는 하나의 아쿠아나이프(14)를 포함한다. 이때 세정액의 구체적인 일례는 순수(純水)가 될 수 있고, 이는 통상 D.I 워터(De Ionized Water 또는 Semiconductor grade Water)라 불리는 물의 일종이다.
그리고 아쿠아나이프(14)는 기판(10)의 이송방향에 대략 수직하게 교차 배열되도록 일 가장자리와 나란하게 그 상단에 고정된 바 형상을 가지며 기판(10)의 이송방향을 향해 세정액을 분사하는 바, 구동롤러(12) 상에서 슬라이딩되는 기판(10) 은 아쿠아나이프(14) 하단을 통과하면서 소정압력의 세정액에 의한 캐비테이션(cavitation)으로 잔류 케미컬 및 불순물이 제거된다.
이때 통상 기판(10)은 지면으로부터 대략 5°정도의 경사 α로 기울어진 상태에서 이송되며, 따라서 기판(10) 표면에서 세정액은 기판이송방향과 기판기울기 그리고 아쿠아나이프(14)의 배열위치를 감안하면 사선 방향으로 흘러내리게 된다.
그러나 상기한 구성의 일반적인 아쿠아나이프(14)를 구비한 기판세정장치는 몇 가지 단점을 나타내는데, 이중 하나가 기판(10)의 대면적화에 따라 세정효율이 급격하게 저하되어 잔류 케미컬 등의 불순물 제거시간이 지나치게 오래 걸린다는 점이다.
즉, 앞서 설명한 바와 같이 기판(10)이 지면으로부터 약 5°정도의 각도를 이루며 이송되는 이유는 세정액에 의해 기판(10)으로부터 떨어져 나온 케미컬 등의 불순물이 가급적 빨리 씻겨 내려오도록 하기 위함인데 반해 실질적으로 5°정도의 경사로는 그 효과가 미비하여 기판(10) 표면에서 세정액의 흐름 방향은 점선 화살표로 나타낸 바와 같이 기판(10)의 이송방향과 별반 차이나지 않는다. 더불어 하나의 아쿠아나이프(14)로 분사할 수 있는 세정액의 양과 압력에는 한계가 있고 그 결과 케미컬 등의 불순물이 안전히 제거되지 못하거나 기판(10) 표면에서 잔류하는 시간이 길어 재 접착되는 등 세정효과가 떨어지며 특히 기판(10)의 대면적화에 따라 이러한 현상은 더욱 더 심화되고 있는 실정이다.
이에 실제 일반적인 아쿠아나이프(14)를 구비한 기판세정장치를 이용하여 세정공정을 진행한 경우 케미컬 등의 불순물이 기판(10) 표면에 잔류할 가능성이 커 서 후속의 공정에 결함으로 작용되며, 이에 따른 각종 박막 패턴의 이상 및 박막 품질 저하로 액정표시장치의 신뢰성을 위협하고 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 기판의 사이즈 확대에도 불구하고 보다 효율적인 세정이 가능한 아쿠아나이프를 구비한 액정표시장치용 기판세정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 기판 표면을 노출시킨 상태에서 일 방향 이송시키는 기판이송수단과; 상기 이송되는 기판 상부에서 각각 서로 다른 제 1 및 제 2 방향으로부터 상기 기판을 향해 세정액을 분사하는 제 1 및 제 2 아쿠아나이프를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 아쿠아나이프는 상기 기판 이송방향으로 상기 세정액을 분사하고, 상기 제 2 아쿠아나이프는 상기 기판 이송방향과 수직한 방향으로 상기 세정액을 분사하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조를 위한 기판세정장치를 제공한다.
이때, 상기 기판이송수단은 일 방향으로 회전하는 다수의 나란한 구동롤러를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 세정액은 DI(deionized water)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 아쿠아나이프는 상기 기판 이송방향과 직교하도록 상기 기판 일 가장자리와 나란하고, 상기 제 2 아쿠아나이프는 상기 일 가장자리에 이웃한 어느 하나의 가장자리와 나란하게 배열되는 것을 특징으로 하며, 상기 기판은 상기 제 2 아쿠아나이프 측 가장자리가 그 반대편에 비해 더 높도록 경사진 상태로 이송되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 경사진 각도는 2 내지 10°인 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 및 제 2 아쿠아나이프는 서로 근접한 끝단이 연결된 일체형인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 아쿠아나이프는 서로 근접한 연결된 일체형인 것을 특징으로 하는바, 이하 도면을 참조하여 본 발명의 올바른 실시예를 설명한다.
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첨부된 도 2는 본 발명에 따른 기판세정장치에 대한 평면도와 공정사시도로서, 기판(50)을 운반하는 기판이송수단(52)과, 이의 상부에서 기판(50)을 향해 서로 다른 방향에서 각각 세정액을 분사하는 제 1 및 제 2 아쿠아나이프(56,58)를 포함하고 있다.
이때 기판이송수단(52)은 기판(50) 표면이 노출되어 운반되도록 다수가 나란하게 배열된 상태에서 일 방향으로 회전하는 구동롤러(54)를 포함할 수 있고, 따라서 기판(50)은 이들 구동롤러(54) 상에 안착되어 일 방향으로 슬라이딩(sliding) 이동된다.
그리고 이러한 구동롤러(54) 및 기판(50) 상단으로는 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 아쿠아나이프(56,58)가 구비되어 각각 서로 다른 방향에서 기판(50) 표면을 향해 세정액을 분사하는 것으로, 이중 제 1 아쿠아나이프(56)는 기판(50)의 이송방향에 직교하도록 이의 일 가장자리와 나란하게 그 상단으로 구비되는 바 형상을 가지며, 제 2 아쿠나이프(58)는 상기 일 가장자리와 이웃하는 어느 하나의 가장 자리와 나란하게 그 상단으로 구비되는 바 형상을 가지고 있다.
따라서 제 1 및 제 2 아쿠아나이프(56,58)는 일례로 도시된 바와 같이 대략 ㄱ 자 또는 ㄴ 형상을 이루도록 배열되는데, 이때 제 1 아쿠아나이프(56)는 기판(50)의 이송방향을 향해 세정액을 분사하고 제 2 아쿠아나이프(58)는 자신과 근접한 기판(50) 일 가장자리로부터 그 반대편을 향해 세정액을 분사한다.
구체적으로, 도시된 바와 같이 직사각형의 기판(50)이 일 단축방향 가장자리를 선두로 하여 구동롤러(54) 상에서 슬라이딩 이동되어 상기 일 단축방향 가장자리로부터 이와 대면되는 타 단축방향 가장자리가 차례로 제 1 아쿠아나이프(56) 하단을 빠져나갈 경우, 제 1 아쿠아나이프(56)는 이들 단축방향과 나란하게 그 상단으로 배열되어 기판(50) 이송방향을 향해 세정액을 분사하고, 제 2 아쿠아나이프(58)는 어느 일 장축방향 가장자리와 나란하도록 그 상부에 위치하여 반대편의 타 장축방향 가장자리를 향해 세정액을 분사하게 된다.
이때 제 1 및 제 2 아쿠아나이프(56,58)는 동일 평면상에 놓일 수 있지만 서로 다른 높이를 차지할 수도 있고, 이들 각각으로부터 분사되는 세정액은 일반적인 경우와 동일 유사하게 순수가 사용될 수 있으며 목적에 따라 5 내지 15 Kgf/㎠ 정도로 가압된 순수가 1Kgf/㎠ 정도의 압력을 가진 청정공기(Clean Dry Air : CDA)와 혼합 분사될 수 있다.
더불어 기판(50)은 제 2 아쿠아나이프(58)와 대면된 장축방향 일 가장자리가 그 반대편에 비해 소정 각도 α만큼 상승되도록 기울어진 상태로 이송되는 것이 바람직한데, 이를 위해 각각의 구동롤러(54) 역시 지면으로부터 동일한 각도로 기울 어져 배열될 수 있고, 상기 소정각도는 일례로 2 내지 10°, 바람직하게는 5°정도의 각도가 알맞다.
따라서 이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 기판세정장치를 이용하여 기판(50)을 세정할 경우 제 1 및 제 2 아쿠아나이프(56,58)로부터 분사된 세정액은 기판(50) 표면에서 서로 합류되어 기판(50) 이송방향 전단 측 단축방향의 상대적으로 낮은 모서리를 향해 점선 화살표로 나타낸 바와 같이 사선으로 기울어진 흐름을 갖게 되는 바, 기판(50) 표면의 케미컬 등의 잔류 불순물은 기판으로부터 쉽게 탈착되어 신속하게 외부로 밀려 제거된다.
즉, 본 발명을 일반적인 경우와 비교할 경우 기판(50)의 이동방향에 수직하게 세정액을 분사하는 제 2 아쿠아나이프(58)를 추가로 구비함에 따라 서로 다른 방향에서 각각 세정액을 분사하는 효과는 물론 기판(50) 표면에서의 세정액 흐름 방향을 외부로 신속하게 배수될 수 있도록 수정함과 동시에 충분한 양의 세정액을 기판(50) 표면으로 분사하여 세정력을 크게 향상시킨 것으로, 기판(50)이 5°정도 기울어지는 경사반송의 잇점을 최대한 활용하고 있다.
이러한 본 발명에 따른 기판세정장치를 이용한 기판(50)의 세정방법을 간단하게 정리하면 기판(50)은 다수의 구동롤러(54) 상에 안착되어 일 방향으로 슬라이딩되며, 이 경우 기판(50)은 양 장축방향이 서로 다른 높이를 점하도록 소정 각도a로 기울어진 상태에서 이송될 수 있다 하였다.
그리고 제 1 및 제 2 아쿠아나이프(56,58)에서는 각각 세정액이 분사되어 일 방향 이송되는 기판(50) 표면을 세정하는데, 기판(50) 이송방향과 수직하게 배열되 어 이의 진행방향을 향해 세정액을 분사하는 제 1 아쿠아나이프(56) 그리고 이와 동시에 기판(50)의 상대적으로 높은 측 일 장축 가장자리로부터 그 반대편의 낮은 측 타 장축 가장자리로 세정액을 분사하는 제 2 아쿠아나이프(58)를 이용하여 기판(50) 사이즈의 대면적화에도 불구하고 빠르고 깨끗하게 세정할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 기판세정장치는 제 1 및 제 2 아쿠아나이프(56,58)의 구체적인 형태에 따라 여러 가지 다양한 구성이 가능한데, 그 일례를 도 3에 나타내었다. 이에 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판세정장치의 공정사시도로서, 동일역할을 하는 동일부분에 대해서는 동일부호를 부여하여 중복된 설명은 생략한다.
이에 나타낸 바와 같이 제 1 및 제 2 아쿠아나이프(56,58)는 서로 근접한 일 끝단이 서로 연결된 일체형을 이루면서 각각 세정액을 분사하는 것으로, 이에 따른 효과와 구체적인 작동관계는 앞서의 설명과 동일하다.
본 발명은 각각 서로 다른 방향으로 세정액을 분사하는 제 1 및 제 2 아쿠아나이프를 구비한 액정표시장치용 기판 세정장치를 제공하는 바, 이를 통해서 보다 신속하고 깨끗하게 기판을 세정할 수 있는 잇점이 있다. 더불어 본 발명은 특히 대면적 기판을 세정할 경우에 긴요하게 사용될 수 있는데, 풍부한 양의 세정액을 서로 다른 방향에서 분사함에 따라 종래의 5°정도 기울어진 상태로 운반되는 기판에 대한 세정력을 극대화 할 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

  1. 기판 표면을 노출시킨 상태에서 일 방향 이송시키는 기판이송수단과;
    상기 이송되는 기판 상부에서 각각 서로 다른 제 1 및 제 2 방향으로부터 상기 기판을 향해 세정액을 분사하는 제 1 및 제 2 아쿠아나이프를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 아쿠아나이프는 상기 기판 이송방향으로 상기 세정액을 분사하고, 상기 제 2 아쿠아나이프는 상기 기판 이송방향과 수직한 방향으로 상기 세정액을 분사하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조를 위한 기판세정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판이송수단은 일 방향으로 회전하는 다수의 나란한 구동롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판세정장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 세정액은 DI(deionized water)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판세정장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 아쿠아나이프는 상기 기판 이송방향과 직교하도록 상기 기판 일 가장자리와 나란하고, 상기 제 2 아쿠아나이프는 상기 일 가장자리에 이웃한 어느 하나의 가장자리와 나란하게 배열되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판세정장치.
  5. 삭제
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 기판은 상기 제 2 아쿠아나이프 측 가장자리가 그 반대편에 비해 더 높도록 경사진 상태로 이송되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조를 위한 기판세정장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 경사진 각도는 2 내지 10°인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조를 위한 기판세정장치.
  8. 청구항 7항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 아쿠아나이프는 서로 근접한 끝단이 연결된 일체형인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판세정장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 아쿠아나이프는 서로 근접한 연결된 일체형인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 기판세정장치.
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