KR20050118574A - 기판 냉각 장치 및 이를 이용하는 기판 냉각 방법 - Google Patents

기판 냉각 장치 및 이를 이용하는 기판 냉각 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고압의 가스를 피처리 기판에 분사함으로써, 기판의 냉각을 수행함과 동시에 피처리 기판의 손상을 방지하며, 피처리 기판 상의 이물질을 제거할 수 있는 기판 냉각 장치 및 이를 이용하는 기판 냉각 방법에 관한 것으로, 피처리 기판을 안착, 고정시키는 피처리 기판 고정부 및 몸체를 구비하는 몸체부와; 고압의 가스를 주입하는 가스 인젝터와, 상기 고압의 가스를 피처리 기판 상으로 분사하는 가스 분사 노즐을 구비하는 가스 분사부를 포함하는 기판 냉각 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 냉각 장치 및 이를 이용하는 기판 냉각 방법{Cooling Apparatus for Substrate and Method of Cooling Substrate using the same}
본 발명은 기판 냉각 장치 및 이를 이용하는 기판 냉각 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압의 가스를 피처리 기판에 분사함으로써, 기판의 냉각을 수행함과 동시에 피처리 기판의 손상을 방지하며, 피처리 기판 상의 이물질을 제거할 수 있는 기판 냉각 장치 및 이를 이용하는 기판 냉각 방법에 관한 것이다.
일반적으로 박막 트랜지스터(TFT)를 사용하는 액정 표시 장치(LCD), 유기 전계 발광 표시 장치(OLED) 등의 능동형 표시 장치(Acrive Matrix Display)와 반도체 소자 등은 피처리 기판(TFT 기판 또는 반도체 웨이퍼 등) 상에 증착 등의 각 미세 가공 처리 공정이 진행된다.
상기한 증착 등의 미세 가공 처리 공정 상의 조건으로 인하여 상기 피처리 기판의 온도가 상승한다. 이러한 피처리 기판의 온도 상승은 상기 피처리 기판의 변형 및 손상의 원인이 될 수 있으며, 피처리 기판 상에 미체 가공 처리되어 형성되는 물질의 특성 변화를 유발하여 상기 반도체 소자 혹은 능동형 표시 장치의 동작에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 상기 증착 등의 미세 가공 처리 공정을 수행한 후, 피처리 기판의 냉각 공정을 수행하게 된다.
그러나, 일반적인 피처리 기판의 냉각 공정은 증착 등의 공정 상 조건으로 인하여 가열된 상기 피처리 기판의 변형 및 손상을 방지하기 위하여 실시하는 공정으로 상기 세정 공정과는 별도로 수행된다. 따라서, 공정 스텝이 증가되고, 이로 인하여 단위 시간당 생산량이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 상기 증착 등의 미세 가공 처리 공정은 피처리 기판의 표면이 정화된 상태에 있다는 것을 전제로 하여 수행된다. 따라서, 각 가공 처리 공정에 앞서서 또는 각 가공 처리 공정 사이에 피처리 기판 표면을 정화시키는 세정 공정이 수행된다. 예를 들면, 포토리소그래피 공정에서는 포토레지스트 도포에 앞서 피처리 기판의 표면을 정화하는 세정 공정이 수행된다.
상기한 세정 공정은 일반적으로 스핀 스크러버(Spin Scrubber)를 이용하는 브러싱 세정, 블로우 세정 및 초음파 세정 등의 방법을 통하여 수행한다.
상기 브러싱 세정은 피처리 기판 상에 증류수를 지속적으로 분사하며, 스크러빙 브러시를 피처리 기판 표면에 문지르면서 소정의 방향 또는 경로로 이동(주사)시켜 세정하는 공정이다.
상기 블로우 세정은 장치 내에서 기판을 지지하기 위한 지지수단으로서 회전할 수 있는 스핀척을 사용하여, 스크러빙 세정 후에 스핀척을 회전 구동하여 기판을 스핀 회전시키면서, 세정액 분사노즐에서 기판 표면에 세정액을 3㎫ 내지 10㎫의 고압으로 분출시켜 피처리 기판 상의 이물질을 제거하는 세정 공정이다.
상기 초음파 세정은 상기 초음파 노즐을 통하여 상기 세정액에 초음파를 가하여 활성화된 세정액을 이용하여 피처리 기판 상의 이물질을 제거하는 세정 공정이다.
그러나, 상기한 바와 같은 세정 공정은 상기 피처리 기판에 손상을 줄 우려가 있다. 이는 상기 세정 공정이 세정액을 이용하는 방법으로 이루어져 상기 세정액에 의한 상기 피처리 기판의 손상의 우려가 있으며, 또한, 상기 세정액 내의 수분에 의한 상기 피처리 기판 상에 형성되는 반도체 소자의 손상의 우려가 있다.
특히, 상기 브러싱 세정은 스크러빙 브러시에 의해서 상기 피처리 기판 표면에서 문질러져 떨어지는 이물질(먼지, 파편, 오염물 등)의 일부는 상기 피처리 기판 상에 남는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 고압의 가스를 피처리 기판에 분사함으로써, 피처리 기판을 냉각시킴과 동시에 피처리 기판의 손상을 방지하며, 피처리 기판 상의 이물질을 제거할 수 있는 기판 냉각 장치 및 이를 이용하는 기판 냉각 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 피처리 기판을 안착, 고정시키는 피처리 기판 고정부 및 몸체를 구비하는 몸체부와; 고압의 가스를 주입하는 가스 인젝터와, 상기 고압의 가스를 피처리 기판 상으로 분사하는 가스 분사 노즐을 구비하는 가스 분사부를 포함하는 기판 냉각 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 피처리 기판을 배치하고 고정시키는 단계와; 상기 피처리 기판에 고압의 가스를 분사하여 상기 피처리 기판을 냉각시킴과 동시에 상기 피처리 기판 상의 이물질을 제거하는 단계를 포함하는 기판 냉각 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 몸체는 냉각 챔버인 것이 바람직하다.
상기 가스 분사 노즐은 이동 및 회전이 가능한 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 가스 분사 노즐에서 분사되는 가스는 상온에서 가스 상태인 물질 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 냉각 장치 및 이를 이용하는 기판 냉각 방법은 기판 냉각 장치 내에 안착, 고정된 피처리 기판 상으로 상온의 고압 가스를 분사함으로써, 상기 피처리 기판을 냉각시키며, 상기 고압 가스를 통하여 상기 피처리 기판 상의 이물질을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 냉각 장치 및 그를 이용하는 기판 냉각 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 냉각 장치(100)는 몸체부(110)와 가스 분사부(120)로 이루어진다.
상기 몸체부(110)는 상기 기판 냉각 장치(100)의 몸체(111)와 피처리 기판 고정부(112)를 구비하는 구조로 이루어진다. 상기 기판 냉각 장치(100)의 몸체(111)는 상기 기판 냉각 장치(100)의 몸통을 이루는 구조체로써, 일반적으로 냉각 챔버(Cooling Chamber)를 사용하는 것이 바람직하나, 본 발명에서 상기 기판 냉각 장치(100)의 몸체(111)를 한정하는 것이 아니다. 상기 피처리 기판 고정부(112)는 피처리 기판(W), 예를 들면 능동형 표시 장치(Active Matrix Display Device)의 TFT(Thin Film Transistor) 기판 또는 반도체(Semiconductor) 기판을 안착하고 고정시키는 역할을 수행한다.
상기 가스 분사부(120)는 가스 인젝터(121, Gas Injector)와 가스 분사 노즐(122)로 이루어진다. 상기 가스 인젝터(121) 상기 피처리 기판(W) 상으로 분사하기 위한 고압의 가스를 주입하는 역할을 수행한다. 상기 가스 분사 노즐(122)은 상기 가스 인젝터(121)로 주입된 가스를 상기 피처리 기판(W)으로 분사하는 역할을 수행하며, 상기 피처리 기판(W) 상으로 고른 가스의 분사를 위하여 이동 및 회전이 가능한 구조로 이루어진다.
이때, 상기 가스 분사 노즐(122)에서 상기 피처리 기판(W) 상으로 분사되는 가스는 상온에서 가스 상태인 물질 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 가스 분사 노즐(122)에서 상기 피처리 기판(W) 상으로 분사되는 가스의 온도는 상기 피처리 기판(W)을 냉각시키는 효과를 위하여 상온의 온도 범위, 즉, 15℃ 내지 25℃인 것이 바람직하나, 본 발명의 실시예에서 그 온도 범위를 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 피처리 기판(W) 상에 식각 또는 증착 등의 가공 후 온도 이하면 만족할 수 있다. 또한, 상기 피처리 기판(W)을 급속 냉각시키기 위하여 상온 이하의 저온 가스를 이용할 수도 있다.
또한, 상기 가스 분사 노즐(122)에서 상기 피처리 기판(W) 상으로 분사되는 가스의 분사 압력은 상기 피처리 기판(W) 상의 표면 패턴에 손상을 주지 않는 임의의 압력으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기한 바와 같은 구조를 구비하는 기판 냉각 장치(100)를 이용하는 기판 냉각 방법은 우선, 상기 몸체부(110)의 피처리 기판 고정부(112)에 피처리 기판(W)을 배치하고, 고정한다.
그런 다음, 상기 몸체부(110)의 피처리 기판 고정부(112)에 피처리 기판(W)이 고정된 상태에서 상기 가스 분사부(120)의 가스 인젝터(121)로 고압의 가스를 주입하고, 상기 가스 분사 노즐(122)을 통하여 상기 피처리 기판(W) 상으로 상온의 고압 가스를 분사한다.
이때, 상기 가스 분사 노즐(122)이 이동 및 회전이 가능한 구조로 이루어져 있으므로, 상기 피처리 기판(W) 전면에 고르게 상온의 고압 가스를 분사하여, 상기 피처리 기판(W)을 냉각시킨다.
상기 가스 분사 노즐(122)에서 상기 피처리 기판(W) 상으로 분사되는 가스는 상온에서 가스 상태인 물질 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 가스 분사 노즐(122)에서 상기 피처리 기판(W) 상으로 분사되는 가스의 온도는 상온, 즉, 15℃ 내지 25℃인 것이 바람직하다. 또한, 상기 분사 가스의 온도는 상기 피처리 기판(W)을 급속 냉각시키기 위하여 상온 이하의 저온으로 할 수도 있다. 이는 상기 피처리 기판(W)의 냉각 효과를 주기 위한 것으로, 상기 피처리 기판, 예를 들면, 능도형 표시 소자의 TFT 기판 또는 반도체 기판 상에 형성되는 반도체 소자를 구성하고 있는 재료의 온도에 따른 특성 변화를 방지하여, 반도체 소자의 신뢰성을 향상시키기 위함이다.
또한, 상기 가스 분사 노즐(122)에서 상기 피처리 기판(W) 상으로 분사되는 가스는 상기 피처리 기판(W) 상으로 분사되어 기판 표면 패턴을 손상시키지 않으며, 이물질(P)을 제거할 수 있을 정도의 압력으로 하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 상온의 고압 가스를 상기 피처리 기판(W) 상으로 분사함으로써, 상기 피처리 기판(W)의 냉각효과를 얻을 수 있다.
또한, 상온의 고압 가스를 상기 피처리 기판(W) 상으로 분사하여 상기 피처리 기판(W) 상의 이물질을 제거함으로써, 세정액을 이용한 세정 방법에 비하여 피처리 기판(W) 상의 이물질(P)을 제거하는 방법에 비하여 상기 피처리 기판(W)의 손상없이 이물질(P)을 제거할 수 있다.
또한, 냉각 챔버에 이동 및 회전 가능한 고압의 가스 분사 노즐(122)을 채용하여 상기 피처리 기판(W)의 냉각 및 피처리 기판(W) 상의 이물질을 제거하는 것이므로, 별도의 냉각 챔버의 추가 없이 상기 피처리 기판(W)의 냉각 및 이물질 제거를 수행할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 고압의 가스를 피처리 기판에 분사함으로써, 상기 피처리 기판을 냉각시킬 수 있으며, 피처리 기판의 손상을 방지하며 피처리 기판 상의 이물질을 제거할 수 있는 기판 냉각 장치 및 이를 이용하는 기판 냉각 방법을 제공할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 냉각 장치 및 그를 이용하는 기판 냉각 방법을 설명하기 위한 도면.
(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)
100; 기판 냉각 장치 110; 몸체부
111; 몸체 112; 피처리 기판 고정부
120; 가스 분사부 121; 가스 인젝터
122; 가스 분사 노즐 W; 피처리 기판
P; 이물질

Claims (5)

  1. 피처리 기판을 안착, 고정시키는 피처리 기판 고정부 및 몸체를 구비하는 몸체부와;
    고압의 가스를 주입하는 가스 인젝터와, 상기 고압의 가스를 피처리 기판 상으로 분사하는 가스 분사 노즐을 구비하는 가스 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 냉각 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 분사 노즐은 이동 및 회전이 가능한 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 냉각 장치.
  3. 제 1 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 분사 노즐에서 분사되는 가스는 상온에서 가스 상태인 물질 중 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기판 냉각 장치.
  4. 피처리 기판을 배치하고 고정시키는 단계와;
    상기 피처리 기판에 고압의 가스를 분사하여 상기 피처리 기판을 냉각시킴과 동시에 상기 피처리 기판 상의 이물질을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 냉각 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 피처리 기판 상에 분사되는 가스의 온도는 상온인 것을 특징으로 하는 기판 냉각 방법.
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