KR20050120178A - 기판 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서로 다른 압력의 세정액을 하나의 세정액 토출구를 통하여 피처리 기판 상으로 분사하는 기판 세정 장에 관한 것으로, 피처리 기판이 흡착되는 평탄면을 구비하는 플레이트와 상기 플레이트를 회전시키기 위한 회전 수단을 구비하는 턴테이블과, 공급되는 세정액을 상기 피처리 기판 상으로 분사하는 토출구와, 상기 토출구로 제 1 세정액을 공급하는 제 1 세정액 주입관과, 상기 제 1 세정액 내부에 설치되어 제 1 세정액보다 높은 압력으로 제 2 세정액을 상기 토출구로 공급하는 제 2 세정액 주입관을 구비하는 세정액 분사 노즐을 포함하는 기판 세정 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 세정 장치{Cleaning Apparatus of Substrate}
본 발명은 기판을 세정하는 기판 세정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 압력의 세정액을 하나의 세정액 토출구를 통하여 피처리 기판 상으로 분사하는 기판 세정 장에 관한 것이다.
일반적으로 박막 트랜지스터(TFT)를 사용하는 액정 표시 장치, 유기 전계 발광 표시 장치 등의 능동형 표시 장치와 반도체 소자 등은 피처리 기판(TFT 기판 또는 반도체 웨이퍼 등)의 표면이 정화된 상태에 있다는 것을 전제로 하여 증착 등의 각 미세 가공 처리 공정이 진행된다. 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 분사 노즐에서 기판 표면에 세정액을 3㎫ 내지 10㎫의 고압으로 분출시켜 피처리 기판 상의 이물질을 제거하는 세정 공정이다.
상기 초음파 세정은 상기 초음파 노즐을 통하여 상기 피처리 기판에 초음파를 가하여 상기 피처리 기판을 진동시키고, 상기 피처리 기판의 진동으로 인한 상기 피처리 기판과 피처리 기판 상의 이물질 간의 접착력이 저하되는 원리를 이용하여 이물질을 제거하는 세정 공정이다.
그러나, 상기 브러싱 세정은 스크러빙 브러시에 의해서 기판 표면에서 문질러져 떨어지는 이물질(먼지, 파편, 오염물 등)의 일부는 기판 상에 남는 문제점이 있으며, 상기 블로우 세정 및 초음파 세정은 상기 피처리 기판 잔류하는 이물질을 제거하는 데에 한계가 있다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 서로 다른 압력의 세정액을 하나의 세정액 토출구를 통하여 피처리 기판 상으로 분사함으로써, 피처리 기판의 세정 효과가 향상된 기판 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 피처리 기판이 흡착되는 평탄면을 구비하는 플레이트와 상기 플레이트를 회전시키기 위한 회전 수단을 구비하는 턴테이블과, 공급되는 세정액을 상기 피처리 기판 상으로 분사하는 토출구와, 상기 토출구로 제 1 세정액을 공급하는 제 1 세정액 주입관과, 상기 제 1 세정액 내부에 설치되어 제 1 세정액보다 높은 압력으로 제 2 세정액을 상기 토출구로 공급하는 제 2 세정액 주입관을 구비하는 세정액 분사 노즐을 포함하는 기판 세정 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 세정액 공급 압력은 제 1 세정액의 공급 압력보다 2배 이상의 압력인 것이 바람직하다.
상기 제 1 세정액과 제 2 세정액은 동일한 세정액이거나, 서로 다른 세정액인 것이 바람직하다.
상기 제 1 세정액 또는 제 2 세정액은 황산과 과산화수소의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 세정액 및 제 2 세정액이 분사되는 상기 피처리 기판에 초음파를 가하는 초음파 분사 노즐을 더 구비하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치는 서로 다른 압력의 세정액을 하나의 세정액 토출구를 통하여 피처리 기판 상으로 분사함으로써, 피처리 기판의 세정 효과를 향상시킬 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 세정 장치 및 그를 사용하는 기판 세정 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 1b는 도 1a의 A의 확대도로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치를 사용하는 세정 공정의 세정 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 세정 장치는 턴테이블(10, turn table) 및 세정액 분사 노즐(20)을 포함하는 구조로 이루어진다.
상기 턴테이블(10)은 상부에 피처리 기판(W)이 흡착되는 평탄면을 구비하는 플레이트(11)와 상기 플레이트(11)를 회전시키기 위한 회전 수단(12)으로 이루어진다.
상기 세정액 분사 노즐(20)은 세정액 토출구(21)와, 서로 다른 압력의 세제 1 세정액과 제 2 세정액을 분사하는 제 1 세정액 주입관(22) 및 제 2 세정액 주입관(23)으로 이루어지며, 상기 제 2 세정액 주입관(23)은 제 1 세정액 주입관(23)의 내부에 설치된 구조로 이루어진다. 상기 제 1 세정액 주입관(22) 및 제 2 세정액 주입관(23)은 서로 다른 압력의 세정액을 상기 세정액 토출구(21)로 주입하는 역할을 수행하며, 상기 제 2 세정액 주입관(23)에서 주입되는 제 2 세정액의 압력은 제 1 세정액 주입관(22)에서 주입되는 제 1 세정액의 압력보다 2배 이상의 압력인 것이 바람직하다.
상기 세정액 토출구(21)는 상기 제 1 세정액 주입관(22) 및 제 2 세정액 주입관(23)에서 주입되는 제 1 세정액 및 제 2 세정액을 상기 피처리 기판(W)에 분사하는 것으로, 상기 제 1 세정액 주입관(22) 및 제 2 세정액 주입관(23)보다 상기 피처리 기판(W)에 가깝게 위치한다. 또한, 상기 제 1 세정액 및 제 2 세정액은 세정 효과를 증대시키기 위하여 여러 가지 화합물을 혼합한 세정액을 이용할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 세정액 및 제 2 세정액으로 황산과 과산화수소의 혼합물을 사용할 수 있으나, 본 발명에서 상기 제 1 세정액 및 제 2 세정액의 종류를 한정하는 것은 아니다.
부가적으로, 상기 피처리 기판(W)에 초음파를 가함으로써, 상기 피처리 기판(W)의 세정 효과를 향상시키기 위한 초음파 노즐(30)을 더 구비할 수도 있다.
한편, 상기한 바와 같은 구조를 구비하는 기판 세정 장치를 이용하는 기판 세정 방법은 우선 상기 피처리 기판(W)을 상기 턴테이블(10)의 플레이트(11)에 고정한 상태에서 상기 회전 수단(12)을 회전시켜 상기 피처리 기판(W)을 회전시킨다.
그런 다음, 상기 세정액 분사 노즐(20)의 제 1 세정액 주입관(22)과 제 2 세정액 주입관(23)에서 서로 다른 압력을 갖는 제 1 세정액과 제 2 세정액을 상기 세정액 토출구(21)를 통하여 상기 회전하는 피처리 기판(W) 상으로 분사한다. 이때, 상기 제 2 세정액 주입관(23)에서 주입되는 제 2 세정액의 압력은 제 1 세정액 주입관(22)에서 주입되는 제 1 세정액의 압력보다 2배 이상의 압력인 것이 바람직하다.
이때, 상기 제 1 세정액 주입관(22)과 제 2 세정액 주입관(23)에서 분사된 제 1 세정액과 제 2 세정액이 상기 세정액 토출구(21)를 통하여 상기 피처리 기판(W)으로 분사되는 과정에서 두 세정액의 압력의 차이로 인하여 공동 현상(Cavitation 현상)이 발생한다.
상기 공동 현상이란, 유체(流體) 속에서 압력이 낮은 곳이 생기면 유체 속에 포함되어 있는 기체가 분리하여 유체가 없는 빈 곳, 즉 기포(C)가 발생하는 현상이다.
즉, 상기 제 1 세정액과 제 2 세정액이 하나의 세정액 토출구(21)를 통하여 상기 피처리 기판(W) 상으로 동시에 분사되면, 두 세정액의 압력 차이로 인하여 공동 현상이 발생하고, 이러한 공동 현상으로 인하여 기포(C)가 발생하게 된다. 상기 서로 다른 분사 압력을 갖는 제 1 세정액과 제 2 세정액으로 이루어지는 세정액을 상기 피처리 기판(W)으로 분사하는 과정에서 상기 공동 현상에 의하여 발생된 기포(C)가 상기 피처리 기판(W) 표면의 이물질(P)에 충돌하여 상기 이물질(P)을 제거하는 작용을 하게 된다.
상기한 바와 같이 고압과 저압의 세정액, 즉, 서로 다른 압력의 세정액을 하나의 세정액 토출구(21)를 통하여 피처리 기판(W) 상으로 분사함으로써, 고압의 세정액을 분사하여 피처리 기판(W) 상의 이물질(P)을 제거하는 종래의 피처리 기판 세정 방법에 비하여 향상된 세정 효과를 얻을 수 있다.
또한, 세정 효과의 증대를 위하여 상기 초음파 노즐(30)을 통하여 상기 피처리 기판(W)에 초음파를 가하는 초음파 세정을 동시에 수행할 수도 있다. 즉, 상기 피처리 기판(W)에 초음파를 가함으로써, 상기 피처리 기판(W)이 진동하게 되고, 이로 인하여 상기 피처리 기판(W)과 이물질 사이의 접합력이 저하된다. 따라서, 상기 제 1 세정액과 제 2 세정액을 하나의 세정액 토출구(21)을 통하여 분사하여도 제거되지 않는 피처리 기판(W) 표면의 이물질(P)을 제거할 수 있어, 피처리 기판(W) 상의 이물질을 제거하는 세정 효과를 증대 시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 서로 다른 압력의 세정액을 하나의 세정액 토출구를 통하여 피처리 기판 상으로 분사함으로써, 피처리 기판의 세정 효과가 향상된 기판 세정 장치를 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 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 세정 장치를 설명하기 위한 도면.
도 1b는 도 1a의 A의 확대도.
(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)
10; 턴테이블 11; 플레이트
12; 회전 수단 20; 세정액 분사 노즐
21; 세정액 토출구 22; 제 1 세정액 주입관
23; 제 2 세정액 주입관 30; 초음파 노즐
P; 이물질 W; 피처리 기판

Claims (5)

  1. 피처리 기판이 흡착되는 평탄면을 구비하는 플레이트와 상기 플레이트를 회전시키기 위한 회전 수단을 구비하는 턴테이블과,
    공급되는 세정액을 상기 피처리 기판 상으로 분사하는 토출구와, 상기 토출구로 제 1 세정액을 공급하는 제 1 세정액 주입관과, 상기 제 1 세정액 내부에 설치되어 제 1 세정액보다 높은 압력으로 제 2 세정액을 상기 토출구로 공급하는 제 2 세정액 주입관을 구비하는 세정액 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 세정액 공급 압력은 제 1 세정액의 공급 압력보다 2배 이상의 압력인 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 세정액과 제 2 세정액은 동일한 세정액이거나, 서로 다른 세정액인 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 세정액 또는 제 2 세정액은 황산과 과산화수소의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 세정액 및 제 2 세정액이 분사되는 상기 피처리 기판 상으로 초음파를 가하는 초음파 분사 노즐을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
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