KR20030029279A - 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 표면의 유기물 및 파티클(Particle) 등의 이물을 완전히 제거할 수 있도록 한 세정장치에 관한 것이다.
본 발명은 챔버와, 상기 챔버 내부에 설치되어 기판을 이송시키기 위한 이송부재와, 상기 챔버 내부에 설치되고 상기 기판의 표면에 잔존하는 이물질을 제거하기 위한 세정액을 적어도 하나 이상의 방향으로 분사하기 위한 분사유닛들과, 상기 분사유닛들 각각의 각도를 조절하기 위한 각도조절부재와, 상기 분사유닛들에 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급기를 구비한다.
이러한 구성에 의하여, 기판의 진행방향 및 반대방향으로 초순수를 분사함으로써 기판에 잔존하는 이물질이 완전히 제거된다. 또한, 초순수의 분사각도를 조절하여 기판 상의 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

세정 장치{CLEANING APPARATuS}
본 발명은 기판 세정장치에 관한 것으로, 특히 기판 표면의 유기물 및 파티클(Particle) 등의 이물을 완전히 제거할 수 있도록 한 세정장치에 관한 것이다.
액정 표시장치는 소형 및 박형화와 저 전력 소모의 장점을 가지며, 노트북 PC, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 이용되고 있다. 특히, 스위치 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 이용되는 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 동적인 이미지를 표시하기에 적합하다.
액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 화소들이 게이트라인들과 데이터라인들의 교차부들 각각에 배열되어진 화소매트릭스(Picture Element Matrix 또는 Pixel Matrix)에 텔레비전 신호와 같은 비디오신호에 해당하는 화상을 표시하게 된다. 화소들 각각은 데이터라인으로부터의 데이터신호의 전압레벨에 따라 투과 광량을 조절하는 액정셀을 포함한다. TFT는 게이트라인과 데이터라인들의 교차부에 설치되어 게이트라인으로부터의 스캔신호에 응답하여 액정셀 쪽으로 전송될 데이터신호를 절환하게 된다.
액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치의 제조공정은 기판 세정과, 기판 패터닝, 배향막형성, 기판합착/액정주입, 실장 공정 및 테스트 공정으로 나뉘어져 제작된다.
이와 같은 액정표시장치의 제조공정 중 기판세정 공정에서는 세정제를 이용하여 상/하부기판의 패터닝 전후에 기판들에 잔존하는 이물질을 제거하게 된다.
기판 패터닝 공정에서는 상부기판의 패터닝과 하부기판의 패터닝으로 나뉘어진다. 상부기판에는 칼라필터, 공통전극, 블랙 매트릭스 등이 형성된다. 하부기판에는 데이터라인과 게이트라인 등의 신호배선이 형성되고, 데이터라인과 게이트라인의 교차부에 TFT가 형성된다. 데이터라인과 게이트라인 사이의 화소영역에는 화소전극이 형성된다.
기판합착/액정주입 공정에서는 하부기판 상에 배향막을 도포하고 러빙하는 공정에 이어서, 실(Seal)을 이용한 상/하부기판 합착공정, 액정주입, 주입구 봉지 공정이 순차적으로 이루어진다. 여기서, 실재는 액정주입 공간과 액정영역을 한정하는 역할을 겸한다.
도 1을 참조하면, 기판(18) 위에 형성된 TFT가 도시되어 있다. TFT의 제조공정은 다음과 같다. 먼저, 게이트전극(20)과 게이트라인이 Al, Mo, Cr 등의 금속으로 기판(18) 상에 증착된 후, 사진식각법에 의해 패터닝된다.
게이트전극(20)이 형성된 기판(18) 상에는 SiNx 등의 무기막으로 된 게이트절연막(22)이 형성된다. 게이트절연막(22) 위에는 비정질 실리콘(amorphous-Si : 이하 "a-Si"이라 함)으로 된 반도체층(24)과 n+ 이온이 도핑된 a-Si으로 된 오믹접촉층(26)이 연속 증착된다.
오믹접촉층(26)과 게이트절연막(22) 위에는 Mo, Cr 등의 금속으로 된 소오스전극(28)과 드레인전극(30)이 형성된다. 이 소오스전극(28)은 데이터라인과 일체로 패터닝된다. 소오스전극(28)과 드레인전극(30) 사이의 개구부를 통하여 노출된 오믹접촉층(26)은 건식에칭 또는 습식에칭에 의해 제거된다.
그리고 기판(18) 상에 SiNx 또는 SiOx로 된 보호막(32)이 전면 증착되어 TFT를 덮게 된다. 이어서, 보호막(32) 위에는 콘택홀이 형성된다. 이 콘택홀을 통하여 드레인전극(30)에 접속되게끔 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide)로 된 화소전극(34)이 증착된다.
이와 같은, 액정표시장치의 여러 제조 과정에서는 여러 가지 이물질 및 기판 파편 등의 고착성 입자나 이물질 등이 기판에 달라붙어 기판을 오염시키는 경우가 종종 발생한다. 이러한 이물질에 의한 불량을 감소시키기 위하여 액정표시패널의 제조 공정 중에는 각 단계 별로 기판 세정 작업이 추가되게 된다.
기판의 세정 작업을 필요로 하는 각 제조 공정을 살펴보면, 먼저 기판 상에TFT 어레이를 형성하는 단계의 전후와, 배향막을 형성하고 액정 배향을 위해 배향막을 러빙하는 과정 후와, 상/하 기판을 합착한 다음 기판에서 각 패널들을 절단해내는 스크라이브(Scribe) 과정 후에, 그리고 패널에 액정을 주입하고 주입구를 봉지하는 공정 후에 각각 기판의 세정 작업이 이루어지게 된다.
도 2를 참조하면, 종래의 세정장치는 챔버(40)와, 챔버(40) 내부에 설치되어 기판(18)을 이송시키는 이송롤러(54)와, 챔버(40) 내부에 고정되게 설치되어 기판(18)의 표면에 초순수(De-Ionized Water; 이하 "DI"라 함;50)를 분사하기 위한 분사유닛(46)과, 분사유닛(46)에 초순수(50)를 공급하기 위한 DI탱크(42)를 구비한다.
이송롤러(54)는 도시하지 않은 로딩장치로부터 챔버(40) 내로 로딩되는 기판(18)을 이송시키는 역할을 한다.
분사유닛(46)은 DI탱크(42)로부터 공급되는 DI(50)를 기판(18) 상에 분사함으로써, 기판(18)에 잔존하는 이물질(예를 들면, 포토레지스트 성분, 스트립 약액 성분 등의 유기물 및 파티클(Particle))을 제거하게 된다.
이를 위해, 분사유닛(46)은 DI탱크(42)로부터 DI(50)를 공급받기 위하여, 분사유닛(46)과 DI탱크(42) 사이에 DI호스(44)가 연결되고, 이 DI호스(44)는 분사유닛(46)에 형성된 다수개의 DI연결부(56)에 연결된다. 이에 따라, 도시하지 않은 펌프의 가압에 의해 DI탱크(42)에서 압송되는 DI(50)는 DI호스(44) 및 DI연결부(56)를 통해 분사유닛(46)에 공급된다.
이러한, 분사유닛(46)은 강한 물줄기로 DI(50)를 분사하기 위하여, 도 3과같이 DI(50)가 공급되는 쪽과 DI(50)를 분사하는 쪽이 점점 가늘어지는 테이퍼(Taper) 형태의 노즐(Nozzle)로 제작된다. 즉, 노즐은 슬릿(Slit) 형태이면서 일정한 간격의 갭(Gap)이 형성된다. 또한, 분사유닛(46)의 양측면에 형성된 고정브라켓(48)에 의해 챔버(40)의 좌측벽 및 우측벽 중 어느 한 곳에 설치된다.
이러한, 분사유닛(46)은 슬릿이 형성된 노즐을 통해 DI(50)를 기판(18) 상에 분사하게 된다.
이와 같은, 종래의 세정장치에 의한 세정공정을 설명하면, 우선 기판(18)이 도시하지 않은 로딩장치에 의해 이송롤러(54)에 안착되어 이송된다. 이 때, 기판(18)의 전단이 분사유닛(46)의 위치상에 도달하게 되면, DI(50)가 기판(18)의 표면에 강하게 분사되면서 이송되는 기판(18) 상에 잔존하는 이물질을 제거하게 된다.
이러한, 분사유닛(46)으로부터 분사된 DI(50)는 챔버(40) 내의 분사유닛(46)의 설치 위치에 따라 챔버(40)의 좌측 벽에 설치된 정방향분사와, 챔버(40)의 우측 벽에 설치된 역방향분사로 나누어진다.
도 4를 참조하면, DI(50)의 역방향분사는 분사유닛(46)의 노즐에서 분사되는 DI(50)의 흐름이 이송롤러(54)에 의해 이송되는 기판(18) 진행방향과 반대방향으로 흐르도록 분사된다. 이에 따라, 노즐에 의한 강한 물살이 기판(18) 상에 잔존하는 이물질에 충격을 가하여 쓸어냄으로써 기판(18) 상의 이물질을 제거하게 된다.
이러한, DI(50)의 역방향분사에 의한 이물질 제거는 기판(18)의 후단에 잔존하는 이물질을 충분히 제거할 수 있다. 그러나, 기판(18)의 전단(A)에 잔존하는이물질(60)은 DI(50)의 흐름이 적기 때문에 제거되지 않고 그대로 잔존하여 공정후에 굳어버리는 경우가 발생하게 된다. 이로 인해, 기판(18) 표면에 이물질(60)이 재증착되어 이어지는 후속공정에서 불량으로 나타나게 된다.
한편, 도 5를 참조하면, DI(50)의 정방향분사는 분사유닛(46)의 노즐에서 강한 물줄기로 분사되는 DI(50)의 흐름이 이송롤러(54)에 의해 이송되는 기판(18) 진행방향과 동일하게 흐르도록 분사된다. 이에 따라, 노즐에 의한 강한 물살이 기판(18) 상에 잔존하는 이물질에 충격을 가하여 쓸어냄으로써 기판(18) 상의 이물질을 제거하게 된다.
이러한, DI(50)의 정방향분사에 의한 이물질 제거는 기판(18)의 전단에 잔존하는 이물질을 충분히 제거할 수 있다. 그러나, 기판(18)의 후단(B)에 잔존하는 이물질(60)은 DI(50)의 흐름이 적기 때문에 제거되지 않고 그대로 잔존하여 공정 후에 굳어버리는 경우가 발생하게 된다.
다시 말하여, 기판(18)의 후단(B)이 분사유닛(46)을 지나치게 될 경우에 분사유닛(46)으로부터 DI(50)의 분사가 종료된다. 이에 따라, 기판(18)의 후단(B)에서는 좌측에서 우측으로 흐르던 DI(50)의 흐름이 우측에서 좌측으로 바뀌게 된다. 이로 인해, 기판(18)을 완전히 벗어나지 못한 이물질(60)이 기판(18)의 후단(B) 부분에 몰리면서 잔존하여 굳어 버리게 된다. 따라서, 기판(18)의 후단(B) 부분에 이물질(60)이 재증착되어 이어지는 후속공정에서 불량으로 나타나게 된다.
이와 같은, 종래의 세정장치는 DI(50)가 한쪽 방향으로만 분사되기 때문에 이물질을 완전히 제거하지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 기판 표면의 유기물 및 파티클(Particle) 등의 이물을 완전히 제거할 수 있도록 한 세정장치를 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 나타내는 단면도.
도 2는 종래의 세정장치를 나타내는 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 종래의 분사유닛을 나타내는 사시도.
도 4는 초순수의 역방향 분사에 따라 세정공정 후에 기판 전단에 이물질이 남아있는 것을 나타내는 단면도.
도 5는 초순수의 정방향 분사에 따라 세정공정 후에 기판 후단에 이물질이 남아있는 것을 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 세정장치를 나타내는 단면도.
도 7은 도 6에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 분사유닛을 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 세정장치의 세정공정을 단계적으로 나타내는 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
18, 58 : 기판20 : 게이트전극
22 : 게이트절연막24 : 반도체층
26 : 오믹접촉층28 : 소오스전극
30 : 드레인전극32 : 보호막
34 : 화소전극40, 60 : 챔버
42, 52 : DI탱크44, 74 : DI호스
46, 66 : 분사유닛48, 80 : 고정 브라켓
50, 70 : DI54, 64 : 이송롤러
56, 76a, 76b : DI연결부82 : 홀
84 : 각도조절 브라켓88 : 돌출부
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 세정장치는 챔버와, 상기 챔버 내부에 설치되어 기판을 이송시키기 위한 이송부재와, 상기 챔버 내부에 설치되고 상기 기판의 표면에 잔존하는 이물질을 제거하기 위한 세정액을 적어도 하나 이상의 방향으로 분사하기 위한 분사유닛들과, 상기 분사유닛들 각각의 각도를 조절하기 위한 각도조절부재와, 상기 분사유닛들에 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급기를 구비한다.
상기 분사유닛들은 상기 세정액을 상기 기판의 진행방향과 반대 방향으로 분사하는 제 1 분사유닛과, 상기 세정액을 상기 기판의 진행방향과 동일한 방향으로 분사하는 제 2 분사유닛을 구비한다.
상기 각도조절부재는 상기 분사유닛들의 각도를 조절할 수 있도록 적어도 둘 이상이 등간격으로 형성된 홀들과, 상기 분사유닛의 일측부에서 소정 높이로 돌출되어 상기 홀들 중 어느 하나에 삽입되는 돌출부를 구비한다.
상기 각도조절부재의 일측부에는 상기 분사유닛들을 지지하기 위한 고정브라켓이 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 세정액은 초순수(De-ionized Water; DI)인 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예의 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 세정장치는 챔버(60)와, 챔버(60) 내부에 설치되어 기판(58)을 이송시키는 이송롤러(64)와, 챔버(60) 내부에 고정되게 설치되어 기판(58)의 표면에 초순수(De-Ionized Water; 이하 "DI"라 함;70)를 양방향으로 분사하기 위한 분사유닛(66)과, 분사유닛(66)에 초순수(70)를 공급하기 위한 DI탱크(62)를 구비한다.
이송롤러(64)는 도시하지 않은 로딩장치로부터 챔버(60) 내로 로딩되는 기판(58)을 이송시키는 역할을 한다.
분사유닛(66)은 DI탱크(62)로부터 공급되는 DI(70)를 기판(58) 상에 분사함으로써, 기판(58)에 잔존하는 이물질(예를 들면, 포토레지스트 성분, 스트립 약액 성분 등의 유기물 및 파티클(Particle))을 제거하게 된다.
이를 위해, 분사유닛(66)은 DI(70)를 양방향으로 분사하기 위한 제 1 및 제 2 분사유닛(66a, 66b)으로 나누어지며, 제 1 및 제 2 분사유닛(66a, 66b) 각각이 경첩과 같은 원리로 회전 가능하도록 일체화된다.
분사유닛(66)의 노즐에서 양방향으로 분사되는 DI(70)의 분사각도를 조절하기 위하여, 분사유닛(66)의 양측면에는 소정 높이로 돌출된 돌출부(88)와, 돌출부(88)가 선택적으로 삽입되는 홀들(82)이 형성되어 제 1 및 제 2분사유닛(66a, 66b) 각각을 회전시켜 각도를 조절하는 각도조절 브라켓(84)과, 각도조절 브라켓(84)의 중앙부에 고정되어 분사유닛(66)을 지지하고 고정시키는 고정 브라켓(80)을 추가로 구비한다.
각도조절 브라켓(84)은 곡선띠 형태로 제작되며 다수개의 홀들(82)이 등간격으로 형성된다.
돌출부(88)는 제 1 및 제 2 분사유닛(66a, 66b)의 양측면에 형성되어 각도조절 브라켓(84)에 형성된 다수개의 홀들(82) 중 어느 하나에 삽입되어 각각의 제 1 및 제 2 분사유닛(66a, 66b)의 분사각도를 조절하게 된다.
고정 브라켓(80)은 각도조절 브라켓(84)의 중앙부에 고정되어 챔버(60)의 일측에 설치됨으로써 분사유닛(66)을 지지하게 된다. 이는 각도조절 브라켓(84)의 중앙부에 고정된 고정 브라켓(80)이 챔버(60)에 설치되어 고정되고, 각도조절 브라켓(84)에 형성된 홀들(82) 중 어느 하나에 돌출부(88)가 삽입되어 분사유닛(66)이 챔버(60) 내에 설치된다.
이와 같은, 분사유닛(66)은 제 1 및 제 2 분사유닛(66a, 66b)에 형성된 돌출부(88)를 각도조절 브라켓(84)의 형성된 홀들(82) 중 어느 하나에 삽입함으로써, 제 1 및 제 2 분사유닛(66a, 66b) 각각의 분사각도가 설정된다.
또한, 제 1 및 제 2 분사유닛(66a, 66b) 각각에는 DI탱크(62)로부터 DI(70)를 공급받기 위하여, 제 1 및 제 2 분사유닛(66a, 66b)과 DI탱크(62) 사이에 DI호스(74)가 연결되고, 이 DI호스(74)는 제 1 및 제 2 분사유닛(66a, 66b) 각각에 형성된 다수개의 DI연결부(76a, 76b)에 연결된다. 이에 따라, 도시하지 않은 펌프의가압에 의해 DI탱크(62)에서 압송되는 DI(70)는 DI호스(64) 및 DI연결부(76a, 76b)를 통해 제 1 및 제 2 분사유닛(66a, 66b) 각각에 공급된다.
이러한, 분사유닛(66)은 강한 물줄기로 DI(70)를 분사하기 위하여, 도 7과 같이 DI(70)가 공급되는 쪽과 DI(70)를 분사하는 쪽이 점점 가늘어지는 테이퍼(Taper) 형태의 노즐(Nozzle)로 제작된다. 즉, 노즐은 슬릿(Slit) 형태이면서 소정 간격의 갭(Gap)이 형성된다.
이러한, 제 1 및 제 2 분사유닛(66a, 66b)은 슬릿이 형성된 노즐을 통해 DI(70)를 기판(58) 상에 분사하게 된다.
이와 같은, 본 발명에 따른 세정장치에 의한 세정공정을 도 8을 참조하여 설명하면, 우선 기판(58)이 도시하지 않은 로딩장치에 의해 이송롤러(64)에 안착되어 이송된다. 이 때, 기판(58)의 앞쪽이 분사유닛(66)의 위치상에 도달하게 되면, 제 1 분사유닛(66a)에 의해 DI(70)가 기판(58)의 표면에 강하게 분사된다. 즉, 제 1 분사유닛(66a)에 의해 1차 세정을 실시하게 된다.
이 1차 세정을 상세히 설명하면, 제 1 분사유닛(66a)의 노즐에서 강한 물줄기로 분사되는 DI(70)의 흐름이 이송롤러(64)에 의해 이송되는 기판(58) 진행방향과 반대방향으로 흐르도록 (a)와 같이 분사된다. 이에 따라, 노즐에 의한 강한 물살이 기판(58) 상에 잔존하는 이물질(72)에 충격을 가하여 쓸어냄으로써 기판(58) 상의 이물질(72)을 제거하게 된다.
이렇게 제 1 분사유닛(66a)을 이용한 1차 세정은 DI(70)의 역방향분사에 의하여 기판(58)의 중간부분 및 후단 부분에 잔존하는 이물질(72)을 충분히 제거할수 있다. 그러나, 기판(58)의 전단에 잔존하는 이물질(73)은 DI(70)의 흐름이 적기 때문에 제거되지 않고 그대로 잔존하여 공정 후에 굳어버리는 경우가 발생하게 된다.
이와 같이, 제 1 분사유닛(66a)을 이용한 1차 세정 후에도 기판(58)의 전단부에 잔존하는 이물질(73)을 제거하기 위하여, 제 2 분사유닛(66b)을 이용한 2차 세정을 실시하게 된다.
이 2차 세정은 제 2 분사유닛(66b)의 노즐에서 강한 물줄기로 분사되는 DI(70)의 흐름이 이송롤러(64)에 의해 이송되는 기판(58) 진행방향과 동일한 방향으로 흐르도록 (c)와 같이 분사된다. 이에 따라, 노즐에 의한 강한 물살이 기판(58) 상에 잔존하는 이물질(73)에 충격을 가하여 쓸어냄으로써 기판(58) 상의 이물질(73)을 제거하게 된다.
이렇게 제 2 분사유닛(66b)을 이용한 2차 세정은 DI(70)의 정방향분사에 의하여 기판(58)의 전단 부분에 잔존하는 이물질(73)을 완전히 제거할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 세정장치는 제 1 분사유닛(66a)을 이용하여 1차 세정을 통해 기판(58)의 중간 부분 및 후단 부분에 잔존하는 이물질(72)을 완전히 제거하고, 1차 세정에서 제거되지 않은 기판(58)의 전단 부분의 이물질(73)은 제 2 분사유닛(66b)을 이용하여 2차 세정하여 완전히 제거하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 세정장치는 양방향의 분사유닛을 이용하여 기판의 진행방향 및 반대방향으로 초순수를 분사함으로써, 기판에 잔존하는 이물질이 완전히 제거된다. 또한, 초순수의 분사각도를 조절하여 기판 상의 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (5)

  1. 챔버와,
    상기 챔버 내부에 설치되어 기판을 이송시키기 위한 이송부재와,
    상기 챔버 내부에 설치되고 상기 기판의 표면에 잔존하는 이물질을 제거하기 위한 세정액을 적어도 하나 이상의 방향으로 분사하기 위한 분사유닛들과,
    상기 분사유닛들 각각의 각도를 조절하기 위한 각도조절부재와,
    상기 분사유닛들에 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급기를 구비하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분사유닛들은,
    상기 세정액을 상기 기판의 진행방향과 반대 방향으로 분사하는 제 1 분사유닛과,
    상기 세정액을 상기 기판의 진행방향과 동일한 방향으로 분사하는 제 2 분사유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각도조절부재는,
    상기 분사유닛들의 각도를 조절할 수 있도록 적어도 둘 이상이 등간격으로형성된 홀들과,
    상기 분사유닛의 일측부에서 소정 높이로 돌출되어 상기 홀들 중 어느 하나에 삽입되는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 세정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 각도조절부재의 일측부에는 상기 분사유닛들을 지지하기 위한 고정브라켓이 설치되는 것을 특징으로 하는 세정장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정액은 초순수(De-ionized Water; DI)인 것을 특징으로 하는 세정장치.
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