KR101035051B1 - 버블을 이용한 기판 세정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 세정장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세직경 버블을 이용한 기판 세정장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 기판 세정장치는 초순수, 오존수 또는 알칼리수 등의 원수를 저장하는 원수 저장탱크; 상기 원수 저장탱크에서 공급된 원수와 공기, 오존가스 또는 산소가스 등의 기체를 혼합하여 마이크로단위의 미세직경의 버블을 형성하는 믹싱부; 상기 믹싱부에서 생성된 미세버블을 저장하는 버블 저장탱크; 및 상기 버블 저장탱크에 저장된 미세버블을 기판에 도포하는 노즐;을 포함한다.

기판. 세정. 버블.

Description

버블을 이용한 기판 세정장치 및 방법{Substrate Cleaning Apparatus Using Bubble And Method Using The Same}

본 발명은 기판 세정장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세직경 버블을 이용한 기판 세정장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 및 FPD제조공정에서 신뢰성에 큰 영향을 주는 요인 중 하나가 기판표면의 금속 오염과 유기물을 포함한 파티클이다.

특히 파티클의 부착은 디바이스의 수율에 미치는 영향이 크다. 파티클은 프로세스 중의 생성반응, 작업자, 제조 장치로부터 발생하여 기판 표면에 부착된다. 이런 파티클은 패널 표면이 불균일한 상태가 되는 원인이 될 수 있으며, 균일하지 않은　 표면 상태는, 생산 공정과 제품이 불안정해지며, 또 다른 문제의 발생 원인이 될 수 있다.

따라서 공정 전,후 신뢰성 확보 및 수율 향상을 위해 파티클을 제거해 주어야 하는데, 이것이 세정 공정이며, 기술이 진보함에 따라서 패널의 대형화 및 패턴의 미세화가 이루어지면서 세정 공정 또한 기술적 발전을 요하고 있다.

도 1을 참조하여, 종래의 일반적인 세정장치(100) 및 공정을 살펴본다. 도시 된 바와 같이, 기판을 이송하는 컨베이어와, 유기물을 제거하는 엑시머 자외선(EUV : Excimer Ultraviolet rays)조사수단(110)과, 파티클을 제거하는 롤브러쉬(120)와, 상기 기판에 물을 분사하는 린싱부(130)와, 상기 기판에 공기를 분사하는 에어나이프(140)와, 기판에 남아 있는 정전기를 제거하는 이오나이저(150)과, 기판을 히팅하는 히팅수단(160)을 포함하여 구성된다. 또한 진동에 의해 파티클을 제거하는 초음파 세정수단(미도시)이 구비되기도 한다.

종래 롤 브러쉬 장치는 기판의 표면에 롤 브러쉬를 접촉하여 세정하는 접촉방식의 세정장치이다. 이러한 롤 브러쉬 세정방법은 기판의 패턴 등을 손상시킬 수 있고, 파티클이 재부착되는 문제점이 있다.

또한 상기 초음파 세정수단 역시 진동에 의해 파티클을 제거하는 장치로서, 기판의 패턴을 손상시킬 수 있는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 미세직경 버블을 이용한 기판 세정장치 및 방법을 제공함에 있다.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 기판 세정장치는 초순수, 오존수 또는 알칼리수 등의 원수를 저장하는 원수 저장탱크; 상기 원수 저장탱크에서 공급된 원수와 공기, 오존가스 또는 산소가스 등의 기체를 혼합하여 마이크로단위의 미세직경의 버블을 형성하는 믹싱부; 상기 믹싱부에서 생성된 미세버블을 저장하는 버블 저장탱크; 및 상기 버블 저장탱크에 저장된 미세버블을 기판에 도포하는 노즐;을 포함한다.

또한 상기 원수 저장탱크에는 저장된 원수를 25~99℃로 가열하는 가열부가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 버블의 직경은 20~40㎛인 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 기판 세정방법은 기판의 표면에 미세직경의 버블을 도포하여 파티클을 제거하는 것이다.

본 발명에 따르면, 미세직경 버블을 이용함으로써 패턴의 손상없이 강력한 세정효과를 얻을 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.

도 2를 참조하면, 상기 버블 세정수단(20)은 초순수를 저장, 공급하는 원수저장탱크(21)와, 상기 초순수가 공급되는 공급관(22)과, 공기주입관(23)을 통해 주입된 공기와 상기 초순수를 혼합하여 미세버블을 형성하는 믹싱부(25)와, 펌프(24)와, 믹싱부(25)에서 생성된 버블을 이송하는 이송관(26)과, 상기 버블을 저장하는 제1 및 제2 버블 저장탱크(27,28)와, 상기 제2 버블 저장탱크(28)에 저장된 버블을 노즐(미도시)로 토출하는 토출관(29)과, 상기 토출관의 끝단에 연결되어 상기 버블을 기판의 표면에 도포하는 노즐을 포함하여 구성된다. 또한 상기 원수 저장탱크(21)는 상기 초순수를 25~99℃로 가열하는 가열부(미도시)가 구비된다.

상기 이송관과 토출관은 버블의 파열을 최소화하기 위하여 PVDF(poly(vinylidene fluoride))재질로 형성하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 원수가 초순수인 것을 예시하였으나 이와 달리 오존수나 알칼리수이거나 또는 이들을 포함할 수 있다. 또한 공기 대신에 오존가스나 산소가스를 혼합할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 세정장치의 작동상태 및 세정방법을 설명한다.

먼저, 상기 원수저장탱크(21)에 저장된 초순수를 가열한 후, 믹싱부(25)에서 공기와 혼합하여 미세직경의 버블을 형성한다. 이와 같이 형성된 버블은 이송관(26)을 통해 제1 및 제2 버블 저장탱크(27,28)로 이송되고, 상기 제2 버블 저장 탱크(28)가 소정의 압력 이상이 되면, 토출관(29)과 노즐을 통해 버블을 기판의 상하 표면에 도포한다.

이와 같이 도포된 버블은 표면장력으로 수축하여 파열되면서 미세진동을 유발하는데, 이러한 미세진동으로 기판에 있는 파티클이 제거되는 것이다. 특히, 상기 버블은 기판의 패턴 사이의 미세한 갭에도 침투할 수 있기 때문에 세정효과가 탁월하다.

상기 버블은 또한 수축하여 파열하면서 버블 내부의 압력과 온도가 올라간다. 더욱이, 본 발명에서는 초순수를 예비가열하여 버블을 생성하기 때문에 파티클이나 유기물 세정효과가 더욱 상승된다.

한편, 미세직경의 버블은 (-)로 대전되기 때문에 (+)로 대전된 파티클을 효과적으로 제거할 수 있다.

이러한 미세직경의 버블을 이용한 기판 세정효과는 하기의 실험예를 통해 입증된다.

도 3a는 세정 전 TFT기판(t=0.7mm)을 150배율로 촬영한 이미지이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 기판을 버블을 이용하여 세정한 후의 이미지를 도시한 것이다. 도 3b에서는 컬릿(cullet)이 현저히 제거된 것을 알 수 있다.

도 4a는 세정 전 TFT기판(t=0.7mm)을 150배율로 촬영한 이미지이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 기판을 에어나이프로 고압공기를 분사하여 건식세정한 후의 이미지이고, 도 4c는 본 발명에 의해 버블을 이용하여 세정한 후의 이미지를 도시한 것이다. 여기서 건식세정조건은 공기압 0.3MPa, 거리 4mm이다.

도 4b의 기판보다 도 4c의 기판이 파티클이 현저하게 제거된 것을 알 수 있다.

도 5a는 처리대상인 기판의 구조를 나타낸 것이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 구조의 기판을 버블을 이용한 세정과, 초음파에 의한 세정 후 각각의 패턴 손상발생율을 나타낸 것이다. 초음파에 의한 세정방식은 스프레이 중심으로부터의 거리가 5~10mm 사이에서 패턴 손상이 극심한 것을 알 수 있다. 이와 달리, 버블을 이용한 세정방법은 스프레이 중심으로부터의 거리와 관계없이 패턴의 손상이 거의 없는 것을 알 수 있다(1Map의 면적 = 0.62mm²).

한편, 하기의 표 1은 기존 롤 브러쉬방식으로 기판을 세정한 후, 파티클(P/T)의 크기에 따라 제거율을 나타낸 것이고, 표 2는 버블을 이용하여 기판을 세정한 후, 파티클의 크기에 따라 제거율을 나타낸 것이다.

즉, 롤 브러쉬방식보다 버블을 이용하는 방식이 파티클 제거율이 현저하게 높게 나타났다.

도 1은 종래 기판 세정장치를 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 의한 기판 세정장치를 나타낸 것이다.

도 3a 및 도 3b는 각각 세정 전 TFT기판과, 본 발명에 의해 세정한 후 TFT기판을 나타낸 것이다.

도 4a 내지 도 4c는 각각 세정 전 TFT기판과, 고압공기 분사방식에 의한 세정 후 TFT기판과, 본 발명에 의해 세정한 후 TFT기판을 나타낸 것이다.

도 5a는 기판의 구조를 나타낸 것이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 기판을 초음파 세정과, 본 발명에 의한 세정 후 손상 발생율을 나타낸 그래프이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

20: 세정장치 21: 원수저장탱크

22: 공급관 23: 공기주입관

24: 펌프 25: 믹싱부

26: 이송관 27, 28: 버블 저장탱크

29: 토출관

Claims (10)

1. 원수 저장탱크;

   상기 원수 저장탱크에서 공급된 원수에 기체를 혼합하여 미세버블을 형성하는 믹싱부;

   상기 믹싱부에서 생성된 미세버블을 저장하는 버블 저장탱크; 및

   상기 버블 저장탱크에 저장된 미세버블을 기판에 도포하는 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 기판 세정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 원수는 초순수, 오존수 및 알칼리수 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 기판 세정장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 기체는 공기, 오존가스 및 산소가스 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 기판 세정장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 원수 저장탱크에는 저장된 원수를 가열하는 가열부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 기판 세정장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 가열부는 상기 원수를 25~99℃의 범위로 가열하는 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 기판 세정장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 버블의 직경은 20~40㎛인 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 기판 세정장치.
7. 원수저장탱크에 저장된 원수를 가열한 후, 믹싱부에서 기체와 혼합하여 형성된 미세직경의 버블을 기판 표면에 도포하여 파티클을 제거하는 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 기판 세정방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 원수는 초순수, 오존수 및 알칼리수 중 어느 하나 이상을 포함하며, 기체는 오존가스 및 산소가스 중 어느 하나 이상을 포함하여 혼합 형성되는 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 기판 세정방법.
9. 제7항에 있어서,

   상기 원수는 25~99℃의 범위로 가열된 상태에서 기체와 혼합되는 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 기판 세정방법.
10. 제7항에 있어서,

    상기 버블의 직경은 20~40㎛인 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 기판 세정방법.

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