KR101418360B1 - 비접촉식 기판세정장치 - Google Patents

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KR101418360B1
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김석주
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주식회사 케이씨텍
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Abstract

본 발명은 이류체를 이용하여 FPD 기판 등을 비접촉식으로 세정하는 비접촉식 기판세정장치에 관한 것이다.
본 발명의 구성은, 피세정 기판을 상대로 이격된 상태에서 회전하는 회전체;
상기 회전체의 중앙부에 마련되어 피세정 기판에 제1유체를 분사하는 제1유체 분사부; 상기 제1유체 분사부의 둘레에 방사상으로 배열되면서 제1유체 분사부 보다 돌출되어 제1유체 분사부로부터 원심력 방향으로 유로를 형성하는 복수개의 돌출부; 상기 회전체의 회전시 상기 제1유체와의 혼합으로 이류체를 형성하기 위한 제2유체를 분사하는 제2유체 분사부를 포함하며 이루어지며, 상기 돌출부는 상기 제1유체 분사부를 중심으로 하는 부채꼴 형태로 이루어지고, 상기 유로는 상기 제1유체 분사부로부터 원심력 방향으로 폭이 감소하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 이류체에 의한 비접촉식 세정의 수행으로 피세정면의 손상을 방지할 수 있으며, 이류체가 피세정면에 넓게 확산되면서 충분한 세정을 행하므로 세정작업의 신뢰성이 향상되는 효과를 볼 수 있다.
기판, 세정, 비접촉식, 이류체, 회전체, 돌출부, 유로

Description

비접촉식 기판세정장치 {Non-contact Cleaning Module for Substrate Cleaning}
도 1 : 종래의 세정공정에서 수행되는 접촉식 세정처리의 예를 나타낸 모식도
도 2 : 본 발명의 실시예에 따른 기판세정장치의 전체 구성에 대한 개략도
도 3 : 도 2에 도시된 제1실시예로서의 회전체에 대한 저면부 사시도
도 4 : 본 발명에 적용되는 제1유체 분사부와 제2유체 분사부의 실시예를 나타낸 단면 확대도
도 5 : 본 발명에 적용되는 회전체의 제2실시예를 나타낸 저면도
도 6 : 본 발명에 적용되는 회전체의 제3실시예를 나타낸 저면도
도 7 : 본 발명에 적용되는 회전체의 제4실시예를 나타낸 저면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11,21,31,41 : 회전체 11a : 회전축
11b,21b,31b,41b : 제1유체 분사부 11c,21c,31c,41c : 돌출부
11d,21d,31d,41d : 유로 11e,21e,31e,41e : 제2유체 분사부
12 : 회전구동부 13 : 제1유체 공급부
14 : 제2유체 공급부
본 발명은 평판 디스플레이 기판 등을 세정하는 기판세정장치에 관한 것으로, 특히 기·액의 두 가지 유체(이류체)를 이용하여 기판을 비접촉식으로 세정하는 비접촉식 기판세정장치에 관한 것이다.
LCD(Liquid Crystal Display : 액정표시장치)를 비롯한 FPD(Flat Panel Display : 평판 디스플레이)의 기판 등은 일련의 제조공정을 거치는 과정에서 그 표면에 부착되는 입자, 유기 오염물 또는 불순물 등의 각종 오염물질에 의해 오염이 된다. 따라서, 이러한 오염물질을 제거하기 위하여 일부 제조공정의 전/후로 순수한 물이나 약액 등의 세정액에 의한 세정공정이 수행된다.
첨부도면 도 1은 상기와 같은 세정공정에서 수행되고 있는 종래 세정처리의 예를 보여주고 있는데, 이송수단(1)에 의해 일정한 속도로 이송되는 기판(s)의 위쪽에서 회전하면서 기판(s)의 표면과 접촉하여 세정하는 브러시(2)가 구비된 기판세정장치가 나타나 있다. 즉, 종래의 기판세정장치는 여러 개의 디스크형 브러시(2)가 일렬로 배치된 상태에서 기판(s)과 접촉하여 회전함에 따라 기판(s)의 표 면을 스크러빙함으로써 세정작업을 수행하게 된다. 이때 브러시(2)가 접촉하는 기판(s)의 표면에는 세정액 또는 세정수가 분사되면서 기판(s) 표면의 오염물질을 제거한다.
그런데, 이와 같이 브러시(2)가 기판(s)의 표면과 접촉하면서 세정하는 접촉식 세정장치는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다. 첫째, 브러시(2)의 모(2a)가 기판(s) 표면의 손상을 유발하는 문제가 있다. 둘째, 브러시(2)의 모(2a)가 마모됨으로써 브러시(2)의 교체 필요성과 함께 비용발생의 문제가 있으며, 브러시 모(2a)의 마모시 발생하는 파티클에 의해 기판(s)이 오염되는 문제가 있다. 셋째, 세정작업이 반복됨에 따라 브러시(2)에 부착된 오염물질이 기판(s)에 전사됨으로써 기판(s)의 세정이 불완전하게 되는 문제가 있다. 넷째, 여러 개의 브러시(2)가 일렬로 배치된 구조에서 각각의 브러시(2) 사이가 서로 이격되어 있기 때문에, 그 이격된 영역에서는 기판(s)의 세정이 제대로 이루어지지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 세정 대상물인 기판의 표면을 손상시키지 않음은 물론 세정되지 아니하는 부분이 없이 세정 대상 영역을 충분히 세정할 수 있는 비접촉식 기판세정장치를 제공하는 데에 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 구성은, 피세정 기판을 상대로 이격된 상태에서 회전하는 회전체; 상기 회전체의 중앙부에 마련되어 피세정 기판에 제1유체를 분사하는 제1유체 분사부; 상기 제1유체 분사부의 둘레에 방사상으로 배열되면서 제1유체 분사부 보다 돌출되어 제1유체 분사부로부터 원심력 방향으로 유로를 형성하는 복수개의 돌출부; 상기 회전체의 회전시 상기 제1유체와의 혼합으로 이류체를 형성하기 위한 제2유체를 분사하는 제2유체 분사부를 포함하며 이루어지며, 상기 돌출부는 상기 제1유체 분사부를 중심으로 하는 부채꼴 형태로 이루어지고, 상기 유로는 상기 제1유체 분사부로부터 원심력 방향으로 폭이 감소하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판세정장치를 제공한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 기술적 구성은, 피세정 기판을 상대로 이격된 상태에서 회전하는 회전체; 상기 회전체의 중앙부에 마련되어 피세정 기판에 제1유체를 분사하는 제1유체 분사부; 상기 제1유체 분사부의 둘레에 방사상으로 배열되면서 제1유체 분사부 보다 돌출되어 제1유체 분사부로부터 원심력 방향으로 유로를 형성하는 복수개의 돌출부; 상기 회전체의 회전시 상기 제1유체와의 혼합으로 이류체를 형성하기 위한 제2유체를 분사하는 제2유체 분사부를 포함하며 이루어지며, 상기 돌출부는 상기 제1유체 분사부를 중심으로 하는 부채꼴 형태로 이루어지고, 상기 유로는 상기 제1유체 분사부로부터 원심력 방향으로 폭이 감소하다가 최종단에서 다시 확장되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판세정장치를 제공한다.
또한 상기 제1유체는 세정액이고, 상기 제2유체는 가스인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1유체 분사부와 상기 제2유체 분사부는 각각 발산 노즐인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2유체 분사부는 상기 각각의 돌출부에 상기 제1유체 분사부를 중심으로 하는 원심력 방향으로 복수개가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2유체 분사부는 상기 각각의 돌출부에 상기 유로의 좌·우측과 근접한 위치에서 유로의 방향을 따라 복수개가 구비된 것을 특징으로 한다.
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이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판세정장치의 전체 구성에 대한 개략도이고, 도 3은 도 2에 도시된 제1실시예로서의 회전체에 대한 저면부 사시도이다.
도면에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 기판세정장치는 피세정 기판(s)의 세정을 수행하는 회전체(11)를 주된 구성 요소로 하면서 이 회전체(11)에 연계되는 회전구동부(12)와 제1유체 공급부(13) 및 제2유체 공급부(14)등을 구비하고 있으며, 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 회전체(11)는 디스크 형태로 이루어져 피세정 기판(s)을 상대로 회전하는 요소인데, 본 발명은 회전체(11)가 기판(s)과 직접 접촉하지 않는 비접촉식으로 구현되기 때문에 회전체(11)는 기판(s)의 표면과 이격된 상태로 회전하게 된다. 이러한 회전체(11)는 그 위쪽에 마련된 회전축(11a)이 통상적인 모터와 같은 회전구동부(12)와 연결됨으로써 기판(s)의 세정작업시 적정 속도로 회전하게 된다.
회전체(11)의 저면부에는 기판(s)의 표면을 향해 제1유체(예컨데, 세정액)을 분사하기 위한 제1유체 분사부(11b)가 구비되어 있는데, 기판(s)의 표면에 제1유체가 균일하게 분사될 수 있도록 제1유체 분사부(11b)는 회전체(11) 저면의 중앙부에 마련되는 것이 바람직하다. 이 제1유체 분사부(11b)는 회전축(11a)을 통해 제1유체 공급부(13)와 연결되어 제1유체를 공급받는데, 제1유체로는 순수한 물과 같은 세정수 또는 화학적 세정을 위한 약액이 사용될 수 있다. 또, 제1유체 분사부(11b)는 회전체(11)의 중앙부에 하나 또는 그 이상의 단순한 분사구로 구현될 수도 있지만, 제1유체가 기판(s)의 표면에 광범위하게 분사될 수 있도록 하기 위해서는 도 4에 도시된 것과 같은 발산 노즐로 구현되는 것이 바람직하다.
다음으로, 회전체(11)의 저면부에서 제1유체 분사부(11b)를 중심으로 그 둘레에 복수개의 돌출부(11c)가 방사상으로 배열된 구조로 구비되어 있는데, 이들 돌출부(11c)는 제1유체 분사부(11b) 보다 기판(s) 쪽을 향해 더 돌출됨으로써 배열 간격마다 제1유체 분사부(11b)로부터 원심력 방향으로 유로(11d)를 형성하고 있다. 특히, 돌출부(11c)는 회전체(11)의 회전시 돌출부(11c)의 회전반경을 따라 발생하는 공기의 저항을 최소화할 수 있도록 제1유체 분사부(11b)를 호의 중심으로 하는 부채꼴 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같은 돌출부(11c)의 돌출면에는 제2유체 분사부가 구비되는데, 도 3과 도 5 및 도 6과 도 7은 각각 제2유체 분사부(11e,21e,31e,41e)의 배열구조에 대한 예들을 보여주고 있다. 도 3이나 도 6 또는 도 7에 예시된 제2유체 분사부(11e,31e,41e)들은 각각의 회전체(11,31,41)의 돌출부(11c,31c,41c)에 제1유체 분사부(11b,31b,41b)를 중심으로 하는 원심력 방향으로 복수개가 구비된 구조로 개시되어 있다. 그리고, 도 5에 예시된 제2유체 분사부(21e)는 각각의 돌출부(21c)에 유로(21d)의 좌·우측과 근접한 위치에서 유로(21d)의 방향을 따라 복수 개가 구비된 구조로 개시된 것이다. 이 가운데, 후술하는 바와 같이 회전체의 회전시 제1유체 분사부로부터 분사되어 유로를 통과하는 제1유체에 제2유체 분사부로부터 분사되는 제2유체가 혼합되어 이류체(二流體)를 형성하는 데에 원활함을 기할 수 있도록, 후자의 구조로 하는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 제2유체 분사부는 예컨데 회전체(11)의 회전축(11a)을 통해 제2유체 공급부(14)와 연결되어 제2유체를 공급받는데, 여기서 '제2유체'는 통상적인 공기 또는 질소 가스 등이 사용된다. 또, 제2유체 분사부(11e,21e,31e,41e)는 전술한 제2유체 분사부(11b)와 마찬가지로 단순한 분사구 또는 도 4에 도시된 것과 같은 발산 노즐로 구현될 수 있다. 이와 같이, 제2유체 분사부(11e,21e,31e,41e)로부터 분사되는 제2유체는, 회전체(11,21,31,41)의 회전시 제1유체 분사부(11b,21b,31b,41b)로부터 분사되어 유로(11d,21d,31d,41d)를 통과하며 확산되는 제1유체와 혼합됨으로써 기·액의 이류체를 형성한다. 그리고, 피세정 기판(s)의 표면은 회전체(11,21,31,41)와 직접 접촉하지 않는 상태에서 이류체에 의하여 세정이 이루어지게 된다.
한편, 돌출부의 배열 간격마다 형성되는 유로는, 도 6의 실시예와 같이 폭이 일정한 유로(31d)로 형성될 수도 있지만, 도 3 또는 도 5의 실시예와 같이 제1유체 분사부(11b,21b)로부터 원심력 방향으로 폭이 감소하는 구조의 유로(11d,21d)로 이루어지는 것이 바람직하다. 후자의 구조에 의하면, 제1유체 분사부(11b,21b)로부터 분사된 제1유체가 회전체(11,21)의 회전시 원심력에 의해 회전체(11,21) 저부의 둘레로 확산될 때 유로(11d,21d)의 좁아지는 폭을 지나면서 유속이 증가함으로써, 제2유체 분사부(11e,21e)로부터 분사된 제2유체와 혼합되어 형성하는 이류체가 보다 광범위하게 기판(s)을 세정할 수 있게 된다. 또, 이류체의 확산 폭을 더 넓히기 위해, 도 7의 실시예와 같이 유로(41d)의 폭이 제1유체 분사부(41b)로부터 원심력 방향으로 감소하다가 최종단에서 다시 확장되는 구조로 할 수도 있다.
상기 실시예들에서 제1유체는 세정액이고 제2유체는 가스인 것으로 설명하였으나, 이와 반대로 제1유체는 가스이고 제2유체는 세정액인 것으로 실시될 수 있다. 또한, 이에 따라서 제1유체 분사부는 세정액 분사부이고 제2유체 분사부는 가스 분사부인 것으로 실시될 수도 있고, 반대로 제1유체 분사부는 가스 분사부이고 제2유체 분사부는 세정액 분사부인 것으로 실시될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판세정장치는 회전체(11,21,31,41)의 저면부에 구비된 제1유체 분사부(11b,21b,31b,41b)를 중심으로 돌출부(11c,21c,31c,41c)들이 방사상으로 배열되고, 이들 돌출부(11c,21c,31c,41c) 각각에 제2유체 분사부(11e,21e,31e,41e)가 구비되며, 돌출부(11c,21c,31c,41c)들 사이에는 유로(11d,21d,31d,41d)가 형성된 구성을 개시하고 있다.
이러한 구성에 따라 이루어지는 본 발명의 기판세정과정에 대해 도 2 및 도 3의 예를 참조하여 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 회전구동부(12)에 의해 회전구동된 회전체(11)는 기판(s)의 표면과 이격된 상태에서 회전한다. 이때, 제1유체 공급부(13)로부터 회전체(11)의 제1유체 분사부(11b)로 세정액이 공급됨과 아울러, 제2유체 공급부(14)로부터는 회전체(11)의 제2유체 분사부(11e)로 가스가 공급된다. 그리고, 제2유체 분사부(11b)에서 분사된 제1유체는 회전체(11)의 회전에 따른 원심력에 의해 회전체(11) 저부의 외곽으로 확산이 되는데, 특히 돌출부(11c)들 사이의 유로(11d)를 통과하는 과정에서 유로(11d)의 좁아지는 폭을 지나면서 유속이 증가하여 기판(s)을 상대로 회전체(11) 주변에 넓게 확산이 된다. 이와 동시에, 제2유체 분사부(11e)로부터 분사된 제2유체도 회전체(11)의 회전에 따른 원심력에 의해 확산이 되는데, 이때 제2유체는 유로(11d)를 통과하는 제1유체와 혼합이 되면서 이류체를 형성한다. 그리고, 이러한 이류체가 기판(s)의 표면에 작용함으로써, 회전체(11)가 기판(s)의 표면과 전혀 접촉하지 않는 상태에서 기판(s)을 세정하게 된다.
한편, 회전체(11)의 회전시 이류체가 회전체(11)의 주변으로 넓게 확산이 되므로, 본 발명을 실시함에 있어서 상기 회전체(11)를 기판(s)에 대해 일렬 또는 복렬로 다수 배열하여 세정작업을 행하면, 회전체와 회전체 사이의 영역에 대면하는 기판(s)의 피세정면에 대한 세정이 보다 확실하게 이루어질 수가 있다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예들에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 세정을 수행하는 회전체가 피세정 기 판과 접촉하지 않는 상태에서 이류체에 의해 세정을 행하므로 세정작업에 따른 기판 표면의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명은 이류체가 기판의 피세정면에 대해 넓게 확산이 되므로 세정되지 아니하는 부분이 없이 세정 대상 영역을 충분히 세정할 수 있어 세정작업의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 종래의 브러시는 모의 마모로 인해 기판이 오염될 우려가 있고 브러시의 교체와 그에 따른 비용 발생의 문제가 있으나, 본 발명은 모의 마모로 인한 기판의 오염이나 브러시의 교체 필요성이 전혀 없으므로 비용절감의 효과가 매우 우수하다.

Claims (8)

  1. 피세정 기판을 상대로 이격된 상태에서 회전하는 회전체;
    상기 회전체의 중앙부에 마련되어 피세정 기판에 제1유체를 분사하는 제1유체 분사부;
    상기 제1유체 분사부의 둘레에 방사상으로 배열되면서 제1유체 분사부 보다 돌출되어 제1유체 분사부로부터 원심력 방향으로 유로를 형성하는 복수개의 돌출부;
    상기 회전체의 회전시 상기 제1유체와의 혼합으로 이류체를 형성하기 위한 제2유체를 분사하는 제2유체 분사부를 포함하며 이루어지며,
    상기 돌출부는 상기 제1유체 분사부를 중심으로 하는 부채꼴 형태로 이루어지고,
    상기 유로는 상기 제1유체 분사부로부터 원심력 방향으로 폭이 감소하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판세정장치.
  2. 피세정 기판을 상대로 이격된 상태에서 회전하는 회전체;
    상기 회전체의 중앙부에 마련되어 피세정 기판에 제1유체를 분사하는 제1유체 분사부;
    상기 제1유체 분사부의 둘레에 방사상으로 배열되면서 제1유체 분사부 보다 돌출되어 제1유체 분사부로부터 원심력 방향으로 유로를 형성하는 복수개의 돌출부;
    상기 회전체의 회전시 상기 제1유체와의 혼합으로 이류체를 형성하기 위한 제2유체를 분사하는 제2유체 분사부를 포함하며 이루어지며,
    상기 돌출부는 상기 제1유체 분사부를 중심으로 하는 부채꼴 형태로 이루어지고,
    상기 유로는 상기 제1유체 분사부로부터 원심력 방향으로 폭이 감소하다가 최종단에서 다시 확장되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판세정장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1유체는 세정액이고, 상기 제2유체는 가스인 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판세정장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1유체 분사부와 상기 제2유체 분사부는 각각 발산 노즐인 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판세정장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2유체 분사부는 상기 각각의 돌출부에 상기 제1유체 분사부를 중심으로 하는 원심력 방향으로 복수개가 구비된 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판세정장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2유체 분사부는 상기 각각의 돌출부에 상기 유로의 좌·우측과 근접한 위치에서 유로의 방향을 따라 복수개가 구비된 것을 특징으로 하는 비접촉식 기판세정장치.
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