KR101614773B1 - 기판 세정장치 및 이를 이용하는 기판 세정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 세정장치 및 기판 세정방법에 관한 것으로, 특히 기판으로 스팀을 분사하여 기판을 세정하는 기판 세정장치 및 기판 세정방법에 관한 것이다.
본 발명은 기판 세정공정에 스팀 세정유닛을 더욱 포함하고, 스팀 세정유닛에서 스팀세정장치를 사용하여 기판을 세정하는 것을 특징으로 한다.
특히, 스팀세정장치를 통해, 기판 상에 스팀을 분사하는 과정에서 스팀의 전후단에서 압축공기를 동시에 분사되도록 함으로써, 스팀에 의해 기판으로부터 떨어진 미세이물이 다시 기판 상에 부착되는 것을 방지하는 동시에 기판 상에 분사되는 스팀이 기판의 세정영역 외의 영역으로 비산되는 것을 방지하는 역할을 한다.
또한, 압축공기는 기판 상의 수막을 제거하는 역할을 하며, 스팀의 전단에서 압축공기를 분사하는 대신, 기판으로부터 떨어진 미세 이물 또는 비산되는 스팀을 흡입할 수도 있다. 또한, 압축공기는 스팀에 의해 기판 상에 물얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 기판 상의 잔류수분을 제거 할 수 있다.

Description

기판 세정장치 및 이를 이용하는 기판 세정방법{Cleaning apparatus for substrate and cleaning method thereof}

본 발명은 기판 세정장치 및 기판 세정방법에 관한 것으로, 특히 기판으로 스팀을 분사하여 기판을 세정하는 기판 세정장치 및 기판 세정방법에 관한 것이다.

근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.

이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

이중 특히 액정표시장치는 콘트라스트 비(contrast ratio)가 크고 동화상 표시에 적합하며 소비전력이 적다는 특징을 보여 노트북, 모니터, TV 등의 다양한 분야에서 활용되고 있는데, 이의 화상구현원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 것으로, 주지된 바와 같이 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성과, 전기장 내에 놓일 경우 그 크기에 따라 분자배열 방향이 변화되는 분극성질을 띤다.

즉, 일반적인 액정표시장치는 액정구동을 위한 어레이층(array layer)과 컬러구현을 위한 컬러필터층(color-filter layer)이 갖추어진 제 1 및 제 2 기판 사이로 액정층을 개재해서 합착시킨 액정패널을 필수구성요소로 하며, 이는 내부의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 발생시키게 된다.

이러한 액정패널의 투과율 차이는 그 배면에 놓인 백라이트(back light)의 빛을 통해 컬러필터의 색 조합이 반영되어 컬러화상의 형태로 디스플레이 된다.

한편, 이 같은 액정표시장치 제조공정에는 기판 표면에 소정물질의 박막층을 형성하는 박막증착(deposition)공정, 상기 박막의 선택된 일부를 노출시키는 포토리소그라피(photo lithography)공정, 상기 박막의 노출된 부분을 제거하여 목적하는 형태로 패터닝(patterning) 하는 식각(etching) 공정이 수 차례 반복 포함되며, 그 외에도 세정과 절단 등의 수많은 공정이 수반된다.

이중 세정공정은 그 외 공정에 대한 신뢰도 향상은 물론 불량률 저감을 위해 빼놓을 수 없는 중요한 공정으로서, 액정표시장치 전체 제조공정의 30% 이상의 비중을 차지하며 특히 기판 사이즈(size)가 대면적화 되는 현 추세에 있어서 불량감소에 따른 비용절감 측면을 고려할 경우 갈수록 그 중요성을 더해 가고 있다.

그리고 이 같은 기판 세정공정은 통상 기판이송과 동시에 진행되는 이른바 인라인(in-line) 방식을 채택하여 시간과 비용의 절감을 꾀하고 있으며, 이러한 인라인 방식은 IPA(Isopropyl Alcohol) 또는 DI(Deionized) 세정액을 기판 상에 분사하여 세정을 한다.

그러나, IPA(Isopropyl Alcohol) 또는 DI(Deionized) 세정액을 분사하여 기판 상의 이물질을 제거하는 세정공정은 기판 상의 미세이물을 제거하기에는 효과적이지 못하다.

따라서, 세정되지 못한 미세이물들이 기판 상에 잔존하게 되고, 이와 같이 잔존하는 미세이물에 의해 후속 공정에 제품의 불량을 유발하게 된다.

이에, IPA(Isopropyl Alcohol) 또는 DI(Deionized) 세정액의 분사압력을 높여, 기판 상의 미세이물을 제거하고자 하나, 이는 그 하부에 위치하는 막의 손상을 가져오게 된다.

일예로 기판 상에 러빙축이 형성된 배향막이 형성되어 있으며, 배향막 상부의 미세이물을 제거하고자, 높은 압력으로IPA(Isopropyl Alcohol) 또는 DI(Deionized) 세정액을 분사할 경우, 기판 상의 미세이물은 제거될 지라도 배향막의 러빙축을 변동시키게 된다.

러빙축의 변동은 콘트라스트(contrast) 특성에 영향을 미치게 되는데 즉, 콘트라스트는 화이트 휘도를 블랙 휘도로 나눈 값으로 계산하는데, 횡전계 모드의 경우 러빙축이 최초 설정한 기판의 이송방향과 평행한 0ㅀ에서 0.1ㅀ만 변동되어도 블랙 휘도 값이 커지게 되므로 콘트라스트 특성은 그 만큼 저하되게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판 세정공정의 세정력을 더욱 향상시키고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

또한, 세정공정에 의해 기판 상에 형성되어 있는 막이 손상되는 것을 방지하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판을 이송하는 기판이송유닛과; 상기 기판을 세정하기 위해 제 1 내지 제 3 슬릿노즐을 포함하고, 상기 기판 상에 상기 기판의 이송방향과 반대방향을 향해 스팀과 압축공기를 분사하는 스팀세정장치를 포함하며, 상기 제 2 슬릿노즐은 상기 스팀을 분사하고, 상기 제 1 슬릿노즐은 상기 기판의 이송방향의 전단에 위치하며, 상기 제 3 슬릿노즐은 상기 기판의 이송방향의 후단에 위치하며, 상기 제 2 슬릿노즐은 상기 제 1 및 제 2 슬릿노즐 사이에 위치하는 기판 세정장치를 제공한다.

이때, 상기 제 1 슬릿노즐은 상기 압축공기를 분사하거나, 미세이물 또는 비산되는 스팀을 흡입하며, 상기 기판 상에 수막이 형성되어 있을 경우, 상기 제 1 슬릿노즐은 상기 압축공기를 분사한다.

그리고, 상기 제 3 슬릿노즐은 상기 압축공기를 분사하거나, 상기 압축공기에 DI워터(Deionized water)를 혼합하여 분사하며, 상기 제 1 슬릿노즐은 상기 기판을 향하는 상기 스팀세정장치의 하단면의 3 가장자리를 두르도록, 상기 하단면의 길이방향을 따라 형성되는 제 1 슬릿부와, 상기 제 1 슬릿부의 양단에서 상기 제 1 슬릿부에 수직한 제 2 및 제 3 슬릿부로 이루어져 ㄷ형태이다.

또한, 상기 제 3 슬릿노즐의 양단은 상기 제 2 및 제 3 슬릿부와 인접하게 위치하며, 상기 제 1 및 제 3 슬릿노즐은 방열재질로 이루어진다.

그리고, 상기 제 1 내지 제 3 슬릿노즐은 상기 기판 이송방향에 대해 기울어지며, 상기 스팀세정장치는 내부에 3개의 저장부가 구비되며, 상기 제 1 내지 제 3 슬릿노즐과 상기 각각의 저장부는 서로 연결된다.

또한, 본 발명은 기판을 이송하는 기판이송유닛과; 상기 기판을 세정하기 위해 제 1 내지 제 3 슬릿노즐을 포함하고, 상기 기판 상에 상기 기판의 이송방향과 반대방향을 향해 스팀과 압축공기를 분사하는 스팀세정장치를 포함하며, 상기 제 2 슬릿노즐은 상기 스팀을 분사하고, 상기 제 1 슬릿노즐은 상기 기판의 이송방향의 전단에 위치하며, 상기 제 3 슬릿노즐은 상기 기판의 이송방향의 후단에 위치하며, 상기 제 2 슬릿노즐은 상기 제 1 및 제 2 슬릿노즐 사이에 위치하는 기판 세정장치를 이용하는 기판 세정방법에 있어서, 상기 기판이송유닛을 통해 상기 기판을 이송하는 단계와; 상기 제 1 슬릿노즐을 통해 상기 기판으로 제 1 압축공기를 분사하여, 상기 기판 상의 수막을 제거하는 단계와; 상기 수막이 제거된 상기 기판 상에 상기 제 2 슬릿노즐을 통해 스팀을 분사하여 미세이물을 제거하는 동시에, 상기 제 3 슬릿노즐을 통해 상기 기판 상에 제 2 압축공기를 분사하는 단계를 포함하는 기판 세정방법을 포한한다.

이때, 상기 제 2 압축공기는 DI워터(Deionized water)가 혼합되며, 상기 제 2 압축공기에 의해 상기 기판이 건조된다.

그리고, 기판을 이송하는 기판이송유닛과; 상기 기판을 세정하기 위해 제 1 내지 제 3 슬릿노즐을 포함하고, 상기 기판 상에 상기 기판의 이송방향과 반대방향을 향해 스팀과 압축공기를 분사하는 스팀세정장치를 포함하며, 상기 제 2 슬릿노즐은 상기 스팀을 분사하고, 상기 제 1 슬릿노즐은 상기 기판의 이송방향의 전단에 위치하며, 상기 제 3 슬릿노즐은 상기 기판의 이송방향의 후단에 위치하며, 상기 제 2 슬릿노즐은 상기 제 1 및 제 2 슬릿노즐 사이에 위치하는 기판 세정장치를 이용하는 기판 세정방법에 있어서, 상기 기판이송유닛을 통해 상기 기판을 이송하는 단계와; 상기 제 2 슬릿노즐을 통해 상기 기판으로 스팀을 분사하여 미세이물을 제거하는 동시에, 상기 제 3 슬릿노즐을 통해 상기 기판 상에 압축공기를 분사하는 단계와; 상기 스팀에 의해 상기 기판으로부터 이탈되는 미세이물을 상기 제 1 슬릿노즐을 통해 흡입하는 단계를 포함하는 기판 세정방법을 제공한다.

이때, 상기 압축공기는 DI워터(Deionized water)가 혼합되며, 상기 압축공기에 의해 상기 기판이 건조된다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명의 특징은 기판 세정공정에 스팀 세정유닛을 더욱 포함하고, 스팀 세정유닛에서 스팀세정장치를 사용하여 기판을 세정함으로써, 세정력을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

따라서, 미세이물을 제거하기 위하여 세정액의 분사압력을 높임으로써, 그 하부에 위치하는 막을 손상시키는 문제점을 방지할 수 있다.

특히, 스팀세정장치를 통해, 스팀을 분사하는 과정에서 스팀의 전후단에서 압축공기를 동시에 분사되도록 함으로써, 스팀에 의해 기판으로부터 떨어진 미세이물이 다시 기판 상에 부착되는 것을 방지하는 동시에 기판 상에 분사되는 스팀이 기판의 세정영역 외의 영역으로 비산되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 스팀의 전단에서 분사되는 압축공기는 기판 상에 수막이 형성되어 있을 경우, 수막을 제거하는 역할을 하므로, 스팀에 의해 기판 표면을 더욱 효과적으로 세정할 수 있는 효과가 있다.

또는 스팀의 전단에서 압축공기를 분사하는 대신, 기판으로부터 떨어진 미세 이물 또는 비산되는 스팀을 흡입하여, 기판을 더욱 효과적으로 세정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 스팀의 후단에서 분사되는 압축공기에 의해 기판 상에 물얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 또한 기판 상의 잔류수분을 제거함으로써, 드라이 세정유닛을 생략할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 단계적으로 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 기판 세정공정에 따른 시스템을 간략하게 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스팀 세정유닛의 단면도.
도 4a ~ 4b는 본 발명의 실시예에 따른 스팀세정장치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도와 저면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 단계적으로 도시한 흐름도이다.

액정표시장치는 먼저, TFT-LCD 셀(cell) 공정(St10)을 진행하는데, 이러한 셀 공정(St10)을 통해 액정셀을 형성한다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, TFT-LCD 셀 공정(St10)은 크게 컬러필터기판과 어레이기판 형성(St11), 배향막 형성(St12), 실패턴 및 스페이서 형성(St13), 액정주입(St14), 합착(St15), 절단(St17) 그리고, 검사공정(St17)으로 이루어진다.

이에, TFT-LCD 셀 공정(St10)의 제 1 단계(St11)는, 컬러필터기판인 상부기판과 어레이기판인 하부기판을 각각 형성하는 단계이다.

이때, 어레이기판 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소(pixel)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결된다.

그리고 컬러필터기판 내면으로는 각 화소에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비되고, 이들을 덮는 투명 공통전극이 구비된다.

제 2 단계(St12)는, 컬러필터기판과 어레이기판 상에 배향막을 형성하는 단계이며, 배향막의 도포 및 경화 그리고, 러빙(rubbing)처리 공정이 포함된다.

제 3 단계(St13)는, 컬러필터기판과 어레이기판 사이에 개재될 액정이 새지 않도록 실패턴을 인쇄하고, 컬러필터기판과 어레이기판 사이의 갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서를 산포하는 공정이다.

TFT-LCD 셀 공정(St10)의 제 4 단계(St14)는, 양 기판 중 선택된 한 기판 상에 액정을 적하하는 단계이며, 제 5 단계(St15)는, 컬러필터기판과 어레이기판의 합착공정 단계이며 이후, 기판을 셀 단위로 절단하는 제 6 단계(St16)를 진행한다.

마지막으로 TFT-LCD 셀 공정(St10)의 제 7 단계(St17)는 액정셀의 검사 공정이다. 검사 공정을 거쳐 양질의 액정셀을 선별하게 된다.

이로써, TFT-LCD 셀(cell) 공정(St10)이 완료되며, 액정셀을 완성하게 된다.

다음으로, 완성된 액정셀의 어레이기판 및 컬러필터기판의 각 외측으로 편광판을 부착하는 편광판 부착공정(St20)을 진행하는데, 편광판은 액정셀을 중심으로 양면에서 광원을 직선광으로 바꿔주는 역할을 한다.

그리고, 다음으로 구동회로 부착공정(St30)을 진행하는데, 구동회로는 액정셀의 어레이기판과 전기적 신호를 연결하는 구동회로를 테이프 캐리어 패키지(Tape carrier package : TCP) 상에 직접 실장하는 TAB방식으로, 액정셀에 부착한다.

이로써, 실제 구동 가능한 액정패널을 완성하게 된다.

이 같은 구동회로는 액정패널의 게이트라인으로 박막트랜지스터의 온/오프(on/off) 신호를 스캔 전달하는 게이트구동회로 그리고 데이터라인으로 프레임별 화상신호를 전달하는 데이터구동회로로 구분되어 액정패널의 서로 인접한 두 가장자리로 위치될 수 있다.

이에 상술한 구조의 액정패널은 스캔 전달되는 게이트구동회로의 온/오프(on/off) 신호에 의해 각 게이트라인 별로 선택된 박막트랜지스터가 온(on) 되면 데이터구동회로의 신호전압이 데이터라인을 통해서 해당 화소전극으로 전달되고, 이에 따른 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낸다.

다음은 셀 테스트 공정(St40)으로, 셀 테스트 공정은 구동회로까지 부착된 하나의 액정패널이 완성되면 이를 완전히 구동하여 디스플레이 가능한지를 검사한다.

이러한 검사 공정을 거쳐 양질의 액정패널을 선별하게 된다.

다음은 백라이트 유닛 조립 및 케이스 조립공정(St50)으로, 백라이트 유닛 조립공정은 액정패널 하면에 광원과, 광원을 가이드 하는 광원가이드와, 광원으로부터 입사된 빛을 액정패널 방향으로 진행하게 하는 도광판 및 다수의 광학시트를 포함한다.

또는, 이상의 설명에 있어서 도광판을 사용하는 에지(edge)형 방식에 대해 설명하였지만, 도광판을 생략한 상태로 다수개의 광원을 액정패널 하부에 나란하게 배열하는 직하(direct)형도 가능하다.

백라이트 유닛 조립공정 후 케이스 조립을 한다. 케이스 조립은 탑커버과 서포트메인 그리고 커버버툼을 통해 모듈화 되는데, 탑커버는 액정패널의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이“ㄱ”형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버의 전면을 개구하여 액정패널에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.

또한, 액정패널 및 백라이트 유닛이 안착하여 액정표시장치모듈 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼은 사각모양의 하나의 판 형상으로 이의 네 가장자리를 소정높이 수직 절곡하여 구성한다.

또한, 이러한 커버버툼 상에 안착되며 액정패널 및 백라이트 유닛의 가장자리를 두르는 서포트메인이 탑커버 및 커버버툼과 조립 체결되어 액정표시장치모듈을 완성한다.

한편, 전술한 바와 같이 본 발명의 액정표시장치는 액정셀을 구성하는 컬러필터기판과 어레이기판은 다수의 기계적, 화학적 처리공정을 수반하므로, 각 공정 이후 표면을 세정하는 세정공정이 필수적으로 뒤따른다.

도 2는 본 발명에 따른 기판 세정공정에 따른 시스템을 간략하게 나타낸 블록도이다.

도시한 바와 같이, 기판 세정시스템은 각각 다른 원리로 세정을 수행하는 다수의 세정유닛이 기판(102)의 이동경로를 따라 늘어선 형태를 나타내며, 세정하기 위한 기판(102)은 처음의 로더(120a)로부터 오존(ozone) 세정유닛(121), 브러쉬(brush) 세정유닛(123), 버블젯(bubble jet) 세정유닛(125) 그리고, 소정각도로 회전시키기 위한 상,하류컨베이어(127), 스팀(steam) 세정유닛(200), 드라이(dry) 세정유닛(129)을 차례로 경유한 후 언로더(120b)에 도달된다.

각각을 좀더 구체적으로 살펴보면, 먼저 로더(120a)에는 세정을 위한 복수의 기판(102)이 수납된 카세트(cassette)가 놓여지게 되고, 이러한 카세트 내의 기판(102)은 인컨베이어(미도시)에서 본 발명에 따른 세정시스템으로 적재되어 이동한다.

다음으로 기판(102)은 로더(120a)를 통해 세정시스템 내의 트랙(track)으로 진입되고, 이후 오존 세정유닛(121)에서 기판(102) 상에 엑시머레이저(excimer laser) 등을 통한 자외선(UV)을 조사해서 잔류 유기물 등의 불순물을 1차 세정한다.

다음으로, 브러쉬 세정유닛(123)을 통해 회전하는 롤 브러쉬(roll brush)로 기판(102) 표면의 청결도를 향상시키는데, 브러쉬 세정유닛(123)은 1차 세정 후에도 남아 있는 기판(102) 상의 오염 물질을 롤 브러쉬를 이용하여 털어내어, 기판(102) 상의 이물질을 2차 세정한 뒤, 버블젯 세정유닛(125)을 통해 기판(102) 표면에 세정액을 분사하여 이물질을 3차 세정하게 된다.

특히, 본 발명의 기판 세정시스템은 3차 세정 후, 스팀 세정유닛(200)을 통해 기판(102) 표면에 스팀을 분사하여 4차 세정한다.

스팀을 사용하여 기판(102)을 세정함으로써, 기판(102)을 보다 효과적으로 세정할 수 있다.

이때, 스팀 세정유닛(200)에서는 기판(102) 상에 고압의 순도 높은 공기(Clean Dry Air : CDA) 또는 질소(N2) 등의 압축공기와 스팀을 기판(102) 상에 동시에 분사하게 된다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

4차 세정이 끝난 기판은 드라이 세정유닛(129)에서, 에어나이프를 통해 기판(102)의 잔류수분을 제거하게 된다.

이후 본 발명에 따른 세정시스템을 거친 기판(102)은 언로더(120b)로 하역되어, 대기 중인 별도의 카세트에 수납한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스팀 세정유닛의 단면도이다.

도시한 바와 같이, 스팀 세정유닛(200)은 챔버(210), 기판이송유닛(220), 스팀세정장치(230)로 이루어진다.

여기서, 챔버(210)는 스팀 세정공정이 수행되는 공간으로, 챔버(210)는 스팀 세정공정이 수행되는 동안 기판(102)이 외부로부터의 오염물질에 노출되지 않도록 외부로부터 차폐하는 역할을 한다.

그리고, 기판이송유닛(220)으로는 일반적으로 롤러(roller) 또는 컨베이어벨트(conveyer belt)이 이용되며, 챔버(210) 내부에 구비되어 기판(102)을 지지하는 동시에 일방향으로 이동 시키게 된다.

또한, 스팀세정장치(230)는 기판(102) 상부를 가로지르는 바(bar) 형상으로, 기판이송유닛(220) 상에서 일방향으로 이송되는 기판(102) 상부에 압축공기(231a, 231b)와 스팀(233)을 스캔(scan) 분사하여 기판(102) 상의 미세이물을 제거하게 된다.

여기서, 스팀(233)은 그 입경이 작기 때문에 보다 미세한 입경의 이물을 제거하는데 매우 탁월한 효과를 나타내며, 보통의 세정수를 분사하는 세정공정에 비해 그 세정효율이 매우 우수하다.

따라서, 미세이물을 제거하기 위하여 세정액의 분사압력을 높이지 않아도 됨으로써, 그 하부에 위치하는 막이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 기존의 세정공정은 IPA(Isopropyl Alcohol) 또는 DI(Deionized) 세정액을 분사하여 기판(102) 상의 미세이물을 제거하고자 하나, IPA(Isopropyl Alcohol) 또는 DI(Deionized) 세정액만으로는 미세이물이 완전히 제거되지 않음으로써, IPA(Isopropyl Alcohol) 또는 DI(Deionized) 세정액의 분사압력을 높여 미세이물을 제거하나, 이는 그 하부에 위치하는 막의 손상을 가져오게 된다.

일예로 기판 상에 러빙축이 형성된 배향막이 형성되어 있으며, 배향막 상부의 미세이물을 제거하고자, 높은 압력으로IPA(Isopropyl Alcohol) 또는 DI(Deionized) 세정액을 분사할 경우, 기판 상의 미세이물은 제거될 지라도 배향막의 러빙축을 변동시키게 됨으로써, 콘트라스트 특성을 저하시키게 된다.

그러나, 본 발명의 세정공정은 보통의 세정수를 분사하는 세정공정에 비해 그 세정효율이 매우 우수한 스팀(233)을 사용하여 기판(102) 상의 미세이물을 제거함으로써, 위와 같은 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.

이때, 스팀세정장치(230)에서 분사되는 스팀(233)에 의해 기판(102) 상의 미세이물을 제거하게 되며, 압축공기(231a, 231b)는 스팀(233)의 전후단에서 분사되어, 스팀(233)에 의해 기판(102)으로부터 떨어진 미세이물이 다시 기판(102) 상에 부착되는 것을 방지하는 동시에 기판(102)상에 분사되는 스팀(233)이 기판(102)의 세정영역 외의 영역으로 비산되는 것을 방지하는 역할을 한다.

또한, 스팀(233)의 전단에서 분사되는 압축공기(231a)는 기판(102) 상에 수막이 형성되어 있을 경우, 수막을 제거하는 역할을 한다.

따라서, 스팀(233)에 의해 기판(102) 표면을 더욱 효과적으로 세정할 수 있게 한다.

또는 스팀(233)의 전단에서 압축공기(231a)를 분사하는 대신, 기판(102)으로부터 떨어진 미세 이물 또는 비산되는 스팀(233)을 흡입하여, 기판(102)을 더욱 효과적으로 세정할 수도 있다.

또한, 스팀(233)의 후단에서 분사되는 압축공기(231b)는 스팀(233)에 의해 기판(102) 상에 물얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 기판(102)을 건조시켜, 기판(102) 상의 잔류수분을 제거함으로써, 드라이 세정유닛(도 2의 129)을 생략할 수 있도록 할 수 있다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 본 발명의 3 중 스팀세정장치(230)는 제 1 내지 제 3 저장부(235a, 235b, 235c)와 각각의 제 1 내지 제 3 저장부(235a, 235b, 235c)와 연결되는 제 1 내지 제 3 슬릿노즐(237, 238, 239)로 이루어지며, 제 2 슬릿노즐(238)을 통해 스팀(233)이 분사된다. 이를 통해, 기판(102) 상의 미세이물을 제거하게 된다.

또한, 제 1 슬릿노즐(237)은 기판(102) 이송방향의 전단에 위치하여, 압축공기(231a)를 분사하거나, 또는 기판(102) 상의 이물 또는 비산되는 스팀(233)을 흡입하는 역할을 한다.

이때, 압축공기(231a)가 분사될 경우, 압축공기(231a)는 기판(102) 상의 버블젯 세정유닛(도 2의 125)을 거치는 과정에서 세정액에 의해 형성된 수막을 제거하는 역할을 하는 동시에, 스팀(233)의 분사 압력이 높을 경우 스팀(233)의 비산을 방지하는 역할을 한다.

또한, 기판(102) 상에 수막이 형성되어 있지 않을 경우에는, 제 1 슬릿노즐(237)을 통해 기판(102) 상의 이물 또는 스팀(233)을 흡입함으로써, 기판(102)으로부터 떨어진 미세이물이 기판(102) 상에 다시 부착되는 것을 방지할 수 있으며, 스팀(233)의 비산을 방지할 수 있다.

그리고, 제 3 슬릿노즐(239)은 기판(102)의 이송방향의 후단에 위치하여, 압축공기(231b)를 분사하는데, 제 3 슬릿노즐(239)을 통해 분사되는 압축공기(231b) 또한 스팀(233)에 의해 기판(102)으로부터 떨어진 미세이물이 다시 기판(102) 상에 부착되는 것을 방지하는 동시에 스팀(233)의 비산을 방지하는 역할을 한다.

이때, 제 3 슬릿노즐(239)을 통해 고온의 압축공기(231b)가 분사되도록 할 경우에는, 제 3 슬릿노즐(239)을 통해 기판(102) 상의 잔류수분을 제거함으로써, 드라이 세정유닛(도 1의 129)을 생략할 수 있도록 할 수 있다.

또는 제 3 슬릿노즐(239)을 통해 DI워터(Deionized water)가 혼합된 압축공기(231b)가 분사되도록 할 경우에는, 스팀(233)에 의해 미세이물이 제거된 기판(102) 상에 물얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 4a ~ 4b는 본 발명의 실시예에 따른 스팀세정장치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도와 저면도이다.

도시한 바와 같이, 스팀세정장치(230)는 기판(102)에 대응되는 길이를 가지고 기판(102) 상부를 가로지르는 바(bar) 형상으로, 압축공기(231a, 231b)와 DI워터(미도시)를 각각 저장하도록 소정공간을 정의하는 제 1 내지 제 3 저장부(235a, 235b, 235c)와, 제 1 내지 제 3 저장부(235a, 235b, 235c)에 각각 저장된 압축공기(231a, 231b)와, DI워터(미도시)를 고온으로 가열한 스팀(233)을 외부로 분사하기 위한 슬릿형상의 토출구가 구성된 제 1 내지 제 3 슬릿노즐(slit nozzle : 237, 238, 239)을 포함한다.

여기서, 제 1 내지 제 3 슬릿노즐(237, 238, 239)은 기판(102)의 이송방향에 따라 순차적으로 제 1, 제 2, 제 3 슬릿노즐(237, 238, 239)로 정의되며, 제 1 내지 제 3 슬릿노즐(237, 238, 239) 각각은 제 1 내지 제 3 저장부(235a, 235b, 235c)와 연결되어 구성된다.

즉, 제 1 저장부(235a)는 제 1 슬릿노즐(237)과 연결되어, 제 1 저장부(235a)에 저장되어 있는 압축공기(231a)를 제 1 슬릿노즐(237)을 통해 분사하거나, 제 1 슬릿노즐(237)을 통해 기판(102) 상의 미세이물이나 스팀(233)을 흡입하여 제 1 저장부(235a)로 저장한다.

그리고, 제 2 저장부(235b)는 제 2 슬릿노즐(238)과 연결되어 제 2 저장부(235b)에 저장되어 있는 DI워터(미도시)를 가열하여 스팀(233)을 제 2 슬릿노즐(238)을 통해 분사하고, 제 3 저장부(235c)는 제 3 슬릿노즐(239)과 연결되어 제 3 슬릿노즐(239)을 통해서 압축공기(231b) 또는 DI워터가 혼합된 압축공기(231b)를 분사한다.

이때, 제 3 슬릿노즐(239)을 통해 분사되는 압축공기(231b)는 가열된 고온의 압축공기일 수도 있다.

따라서, 기판(102)이 기판이송유닛(도 3의 220) 상에서 일방향으로 이송되면, 기판(102) 상에 수막이 형성되어 있을 경우, 기판(102) 상에는 제 1 슬릿노즐(237a)을 통해 압축공기(231a)가 먼저 분사되어 압축공기(231a)를 통해 수막을 제거하게 되며, 수막이 제거된 후에는 제 2 슬릿노즐(238)을 통해 스팀(233)이 분사되어 기판(102) 상의 미세이물을 제거하게 된다.

여기서, 기판(102) 상에 수막이 형성되어 있을 경우, 제 1 슬릿노즐(237)을 통해 기판(102) 상에 압축공기(231a)를 분사하여 수막을 제거한 뒤 기판(102) 상에 스팀(233)을 분사하여 미세이물을 제거하게 되면, 수막을 제거하지 않고 기판(102) 상에 스팀(233)을 분사하여 미세이물을 제거하는 경우에 비해 약 40% 이상으로 기판(102) 상의 미세이물 제거력이 향상되게 된다.

제 3 슬릿노즐(239)을 통해 분사되는 압축공기(231b)를 통해, 스팀(233)에 의해 기판(102)으로부터 떨어진 미세이물이, 이미 스팀세정장치(230)에 의해 기판(102)의 미세이물이 제거된 영역으로 비산되는 것을 방지하게 된다.

또한, 스팀(233)의 비산을 방지할 수 있으며, 제 3 슬릿노즐(239)을 통해 고온의 압축공기(231b)가 분사되도록 할 경우에는, 기판(102) 상의 잔류수분을 제거함으로써, 드라이 세정유닛(도 2의 129)을 생략할 수 있도록 할 수 있다.

한편, 제 3 슬릿노즐(239)을 통해 DI워터가 혼합된 압축공기(231b)를 분사할 경우에는, 스팀(233)에 의해 미세이물이 제거된 기판(102) 상에 물얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또는, 기판(102) 상에 수막이 형성되어 있지 않은 경우에는, 제 2 슬릿노즐(238)을 통해 기판(102) 상에 스팀(233)을 분사하여 기판(102) 상의 미세이물을 기판(102)으로부터 떨어뜨리게 되면, 기판(102)으로부터 떨어진 미세이물을 제 1 슬릿노즐(237)을 통해 흡입하여, 기판(102)으로부터 떨어진 미세이물이 기판(102) 상에 다시 부착되는 것을 방지할 수 있으며, 스팀(233)의 비산을 방지하게 된다.

이러한, 스팀세정장치(230)는 기판(102)의 이송방향과 반대방향을 향해 기판(102) 상에 압축공기(231a, 231b)와 스팀(233)을 분사하며, 스팀세정장치(230)의 각 제 1 내지 제 3 슬릿노즐(237, 238, 239)은 기판이송유닛(도 3의 220)을 따라 슬라이딩되는 기판(102) 이송방향에 대해 일정정도의 각도를 이루도록 기울어지게 구성한다.

이때, 제 1 내지 제 3 슬릿노즐(237, 238, 239)은 각각에서 분사되는 압축공기(231a, 231b)와 스팀(233)이 서로 섞이지 않도록, 각각 소정의 각도를 유지하도록 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 이의 스팀세정장치(230)는 그 하단을 지나는 기판(102)의 폭보다 큰 것을 특징으로 한다.

따라서, 제 1 내지 제 3 슬릿노즐(237, 238, 239)을 통해 분사되는 압축공기(231a, 231b)와 스팀(233)이 기판(102)의 폭 보다 큰 연속적인 막의 형태로 토출되어, 기판(102)의 전면에 걸쳐 미세이물을 제거하도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 도 4b를 참조하면, 슬릿형상의 토출구가 구성된 제 1 슬릿노즐(237)은 제 1 내지 제 3 슬릿노즐(237, 238, 239)이 형성된 스팀세정장치(230)의 기판(102)을 향하는 하단면의 3 가장자리를 두르는 형태로 형성된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 슬릿노즐(237)은 스팀세정장치(230)의 하단면의 길이방향을 따라 형성되는 제 1 슬릿부(237a)와, 제 1 슬릿부(237a)에 수직하며, 스팀세정장치(230)의 하단면의 길이방향에 수직한 양단을 따라 형성되는 제 2 및 제 3 슬릿부(237b, 237c)로 이루어진다. 즉, 제 1 슬릿노즐(237)은 제 1 슬릿부(237a)와 제 2 및 제 3 슬릿부(237b, 237c)에 의해 ㄷ형태로 이루어진다.

그리고, 제 2 슬릿노즐(238)은 제 1 슬릿노즐(237)의 제 1 슬릿부(237a)와 평행하게 일정간격 이격하여 위치하며, 제 2 슬릿노즐(238)은 제 1 슬릿노즐(237)에 의해 제 2 슬릿노즐(238)의 길이방향의 일 가장자리와, 일 가장자리와 수직한 양측 가장자리가 둘러지게 된다.

즉, 제 2 슬릿노즐(238)의 일 가장자리는 제 1 슬릿노즐(237)의 제 1 슬릿부(237a)와 인접하게 위치하며, 제 2 슬릿노즐(238)의 일 가장자리와 수직한 양측 가장자리는 제 2 및 제 3 슬릿부(237b, 237c)와 인접하게 위치한다.

그리고, 제 3 슬릿노즐(239)은 제 2 슬릿노즐(238)의 제 1 슬릿부(237a)와 평행한 일 가장자리의 반대측인 타 가장자리와 평행하게 일정간격 이격하여 위치하며, 제 3 슬릿노즐(239)은 제 1 슬릿노즐(237)의 제 2 및 제 3 슬릿부(237b, 237c) 길이방향에 수직한 양측 가장자리가 인접하게 위치하게 된다.

이렇게, 제 1 슬릿노즐(237)을 스팀세정장치(230)의 하단면에 ㄷ형태로 형성함으로써, 압축공기(231a)를 분사할 경우, 압축공기(231a)는 스팀세정장치(230)의 하단면의 3 가장자리에서 모두 분사함으로써, 기판이송유닛(도 3의 220) 상에서 일방향으로 이송되는 기판(102)의 전단 및 측면으로 수막을 제거하거나, 스팀(233)의 비산을 방지할 수 있으며, 기판(102)으로부터 떨어진 미세이물이 기판(102) 상에 다시 부착되는 것을 방지할 수도 있다.

그리고, 제 3 슬릿노즐(239)의 길이방향에 수직한 양측 가장자리를 제 1 슬릿노즐(237)의 제 2 및 제 3 슬릿부(237b, 237c)와 인접하게 위치하도록 함으로써, 실질적으로 제 2 슬릿노즐(238)은 제 1 슬릿노즐(237)과 제 3 슬릿노즐(239)에 의해 사방이 모두 감싸지는 형태가 된다.

이를 통해, 스팀(233)에 의해 기판(102)으로부터 떨어진 미세이물이 기판(102)의 미세이물이 제거된 영역으로 비산되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있으며, 스팀(233)의 비산 방지 또한 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

이때, 제 1 슬릿노즐(237)은 제 2 슬릿노즐(238)을 통해 분사되는 스팀(233)을 응결시킬 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 방열재질로 이루어지도록 하는 것이 바람직하며, 제 3 슬릿노즐(239) 또한 고온의 압축공기(231b)를 분사할 수 있으므로, 방열재질로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 기판 세정공정에 스팀 세정유닛(도 2의 200)을 더욱 포함하고, 스팀 세정유닛(도 2의 200)에서 스팀세정장치(230)를 사용하여 기판(102)을 세정함으로써, 세정력을 보다 향상시킬 수 있다.

이를 통해, 미세이물을 제거하기 위하여 세정액의 분사압력을 높이지 않아도 됨으로써, 그 하부에 위치하는 막을 손상시키는 문제점을 방지할 수 있다.

특히, 스팀세정장치(230)를 통해, 스팀(233)을 분사하는 과정에서 스팀(233)의 전후단에서 압축공기(231a, 231b)를 동시에 분사되도록 함으로써, 스팀(233)에 의해 기판(102)으로부터 떨어진 미세이물이 다시 기판(102) 상에 부착되는 것을 방지하는 동시에 기판(102)상에 분사되는 스팀(233)이 기판(102)의 세정영역 외의 영역으로 비산되는 것을 방지하는 역할을 한다.

또한, 스팀(233)의 전단에서 분사되는 압축공기(231a)는 스팀(233)이 기판(102) 상에 분사되는 과정에서, 기판(102) 상에 수막이 형성되어 있을 경우, 수막을 제거하는 역할을 하므로, 스팀(233)에 의해 기판(102) 표면을 더욱 효과적으로 세정할 수 있게 한다.

또는 스팀(233)의 전단에서 압축공기(231a)를 분사하는 대신, 기판(102)으로부터 떨어진 미세 이물 또는 비산되는 스팀(233)을 흡입하여, 기판(102)을 더욱 효과적으로 세정할 수도 있다.

또한, 스팀(233)의 후단에서 분사되는 압축공기(231b)는 스팀(233)에 의해 기판(102) 상에 물얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 기판(102)을 건조시켜, 기판(102) 상의 잔류수분을 제거함으로써, 드라이 세정유닛(도 2의 129)을 생략할 수 있도록 할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

102 : 기판, 200 : 기판 세정유닛, 210 : 챔버, 220 : 기판이송유닛
230 : 스팀세정장치, 231a, 231b : 압축공기
233 : 스팀, 235a, 235b, 235d : 제 1 내지 제 2 저장부
237 : 제 1 슬릿노즐, 238 : 제 2 슬릿노즐, 239 : 제 3 슬릿노즐

Claims (15)

1. 기판을 이송하는 기판이송유닛과;
   상기 기판을 세정하기 위해 제 1 내지 제 3 슬릿노즐을 포함하고, 상기 기판 상에 상기 기판의 이송방향과 반대방향을 향해 스팀과 압축공기를 분사하는 스팀세정장치
   를 포함하며, 상기 제 2 슬릿노즐은 상기 스팀을 분사하고, 상기 제 1 슬릿노즐은 상기 기판의 이송방향의 전단에 위치하며, 상기 제 3 슬릿노즐은 상기 기판의 이송방향의 후단에 위치하며, 상기 제 2 슬릿노즐은 상기 제 1 및 제 3 슬릿노즐 사이에 위치하며,
   상기 제 1 슬릿노즐은 상기 기판을 향하는 상기 스팀세정장치의 하단면의 3 가장자리를 두르도록, 상기 하단면의 길이방향을 따라 형성되는 제 1 슬릿부와, 상기 제 1 슬릿부의 양단에서 상기 제 1 슬릿부에 수직한 제 2 및 제 3 슬릿부로 이루어져 ㄷ 형태인 기판 세정장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 슬릿노즐은 상기 압축공기를 분사하거나, 미세이물 또는 비산되는 스팀을 흡입하는 기판 세정장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 기판 상에 수막이 형성되어 있을 경우, 상기 제 1 슬릿노즐은 상기 압축공기를 분사하는 기판 세정장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 3 슬릿노즐은 상기 압축공기를 분사하거나, 상기 압축공기에 DI워터(Deionized water)를 혼합하여 분사하는 기판 세정장치.
   
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 3 슬릿노즐의 양단은 상기 제 2 및 제 3 슬릿부와 인접하게 위치하는 기판 세정장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 3 슬릿노즐은 방열재질로 이루어지는 기판 세정장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 내지 제 3 슬릿노즐은 상기 기판 이송방향에 대해 기울어지는 기판 세정장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 스팀세정장치는 내부에 3개의 저장부가 구비되며, 상기 제 1 내지 제 3 슬릿노즐과 상기 각각의 저장부는 서로 연결되는 기판 세정장치.
   
10. 기판을 이송하는 기판이송유닛과; 상기 기판을 세정하기 위해 제 1 내지 제 3 슬릿노즐을 포함하고, 상기 기판 상에 상기 기판의 이송방향과 반대방향을 향해 스팀과 압축공기를 분사하는 스팀세정장치를 포함하며, 상기 제 2 슬릿노즐은 상기 스팀을 분사하고, 상기 제 1 슬릿노즐은 상기 기판의 이송방향의 전단에 위치하며, 상기 제 3 슬릿노즐은 상기 기판의 이송방향의 후단에 위치하며, 상기 제 2 슬릿노즐은 상기 제 1 및 제 3 슬릿노즐 사이에 위치하는 기판 세정장치를 이용하는 기판 세정방법에 있어서,
    상기 기판이송유닛을 통해 상기 기판을 이송하는 단계와;
    상기 제 1 슬릿노즐을 통해 상기 기판으로 제 1 압축공기를 분사하여, 상기 기판 상의 수막을 제거하는 단계와;
    상기 수막이 제거된 상기 기판 상에 상기 제 2 슬릿노즐을 통해 스팀을 분사하여 미세이물을 제거하는 동시에, 상기 제 3 슬릿노즐을 통해 상기 기판 상에 제 2 압축공기를 분사하는 단계
    를 포함하는 기판 세정방법.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 압축공기는 DI워터(Deionized water)가 혼합된 기판 세정방법.
    
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 압축공기에 의해 상기 기판이 건조되는 기판 세정방법.
    
13. 기판을 이송하는 기판이송유닛과; 상기 기판을 세정하기 위해 제 1 내지 제 3 슬릿노즐을 포함하고, 상기 기판 상에 상기 기판의 이송방향과 반대방향을 향해 스팀과 압축공기를 분사하는 스팀세정장치를 포함하며, 상기 제 2 슬릿노즐은 상기 스팀을 분사하고, 상기 제 1 슬릿노즐은 상기 기판의 이송방향의 전단에 위치하며, 상기 제 3 슬릿노즐은 상기 기판의 이송방향의 후단에 위치하며, 상기 제 2 슬릿노즐은 상기 제 1 및 제 3 슬릿노즐 사이에 위치하는 기판 세정장치를 이용하는 기판 세정방법에 있어서,
    상기 기판이송유닛을 통해 상기 기판을 이송하는 단계와;
    상기 제 2 슬릿노즐을 통해 상기 기판으로 스팀을 분사하여 미세이물을 제거하는 동시에, 상기 제 3 슬릿노즐을 통해 상기 기판 상에 압축공기를 분사하는 단계와;
    상기 스팀에 의해 상기 기판으로부터 이탈되는 미세이물을 상기 제 1 슬릿노즐을 통해 흡입하는 단계
    를 포함하는 기판 세정방법.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 압축공기는 DI워터(Deionized water)가 혼합된 기판 세정방법.
    
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 압축공기에 의해 상기 기판이 건조되는 기판 세정방법.

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