KR20070071503A - 기판 세정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판과 비접촉식으로, 직접 접촉에 따른 2차 오염 등의 문제점을 해소할 수 있고, 높은 토출 압력과 고속 분사에 따른 고강도의 세정효과를 향유할 수 있는 기판 세정 장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 기판의 표면에 소정거리 이격된 상태로 구비되는 적어도 하나 이상의 비접촉식 세정모듈과, 상기 세정모듈의 일측에 적어도 하나 이상 구비되고 외부에서 공급된 유체를 기판 표면에 고속으로 분사하는 분사구와, 상기 세정모듈을 회전 또는 이동시켜 분사되는 유체에 수평방향으로 전단력을 부여하는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 기판 세정 장치를 제공한다.

롤 브러쉬, 이류체, 슬릿

Description

기판 세정 장치{APPARATUS FOR CLEANING SUBSTRATE}

도 1은 일반적인 포토 전 세정 공정을 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1의 세정 공정에서 사용되는 롤 브러쉬를 나타낸 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세정 장치를 나타낸 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세정 장치에서 세정모듈을 나타낸 저면도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

210, 310: 기판

220, 230: 롤 브러쉬

221, 231, 340: 회전축

320: 세정모듈

330: 구동수단

본 발명은 기판 세정 장치에 관한 것으로, 상세하게는 기판과 비접촉식으로, 직접 접촉에 따른 2차 오염 등의 문제점을 해소할 수 있고, 높은 토출 압력과 고속 분사에 따른 고강도의 세정효과를 향유할 수 있는 기판 세정 장치에 관한 것이다.

LCD(Liquid Crystal Display) 등의 FPD(Flat Panel Display) 제조 공정에서 기판이나 막 표면의 오염, 파티클을 사전에 제거하여 불량이 발생하지 않도록 하 거나, 증착될 박막의 접착력 강화, FPD 특성 향상 등을 위해 세정(cleaning)이 행해진다.

이러한 세정에 사용되는 세정기의 구성은, 증착 공정, 에칭 공정, 현상 공정, 스트립 공정 등과 같은 각 주요 공정에 적용됨에 따라 다소 차이가 있으나, 포토 전 세정 공정을 예로 들어 설명한다.

도 1은 일반적인 포토 전 세정 공정을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 포토 전 세정기(100)의 구성을 살펴보면, 인 컨베어(10), 엑시머 UV(20), 롤 브러쉬(Roll brush)(30), 버블 제트(Bubble jet)(40), 파이널 린스(Final rinse)(50), 에어 나이프(Air knife)(60), 아웃 컨베어(70)로 구성되어 있다.

여기서, 포토 전 세정기(100)의 각 구성요소에 따른 포토 전 세정 공정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 인 컨베어(10)는 기판을 세정 공정으로 이송시켜 주기 위하여 기판이 안착되는 영역이며, 인 라인(in-line) 공정을 따라 포토 전 세정이 이루어지게 한다.

이후, 기판의 표면에 존재하는 유기물을 제거하기 위해 엑시머(Excimer) UV(Ultra Violet) 공정(20)이 행해진다.

여기서는, 엑시머 UV 램프를 이용하여 소정 nm의 자외선 광을 기판의 표면에 조사하여 공기 중의 산소 및 오존의 여기 산소를 분리시킴으로써, 이 여기 산소가 기판상의 유기물과 화학 결합을 하여 대기중으로 휘발되므로, 기판 표면상에 존재하는 유기물을 제거한다.

이후, 기판 표면에 묻어 있는 파티클을 브러쉬(Brush)를 이용하여 물리적 힘을 가해 제거하는 롤 브러쉬(30) 공정이 행해진다.

또한, 롤 브러쉬(30) 공정은 비교적 크기가 큰 파티클 및 유기물 제거에 효과가 있다.

또한, 대형 기판의 휨을 고려하여 롤 브러쉬는 상하 서로 마주보게 설치되어 있다.

또한, 롤 브러쉬 공정이 항상 사용되는 것은 아니고 공정에 따라 사용 유무가 결정된다. 즉, 일반적으로 기판 세정시 롤 브러쉬 공정을 통한 세정을 사용하나, 기판상에 패턴이 형성된 경우에는 상기 패턴에 손상을 줄 수 있으므로 롤 브러쉬 공정이 사용되지 않는다.

이후, 고압 펌프에 의한 압력을 가진 액체와 기체를 노즐내에서 혼합함으로써 물방울을 발생시키고, 그 물방울을 고속의 기체 흐름에 의해 가속 분사시켜, 기판상의 유체의 탄력으로 표면의 이물을 제거하는 버블 제트(40) 공정이 행해진다.

이후, 기판상에 마지막으로 노즐 샤워(Nozzle shower)를 행하여 린스를 실시하고, 같은 영역 안에서 아쿠아나이프를 통해 유체를 기판 전면에 고르게 분사하는 아쿠아 샤워(Aqua shower)를 실시하여, 마지막으로 이물을 제거하는 파이널 린스(50) 공정이 행해진다.

여기서, 파이널 린스(50) 공정은 세정 공정의 가장 후단에 배치되는데, 아쿠아 샤워시 일정 각도로 분사하여 기판상에 유체의 흐름을 발생시킴으로써, 기판상의 체류 파티클을 제거하는 효과가 있다.

이후, 기판상에 남아 있는 물(Wet)을 완전히 제거 및 건조하는 에어 나이프(60) 공정이 행해진다.

이후, 포토 전 세정 공정이 모두 끝나고, 아웃 컨베어(70)에서 기판을 다음 공정 설비로 반출시켜 줌으로써 종료된다.

도 2는 도 1의 세정 공정에서 롤 브러쉬 공정을 상세히 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 기판(210)의 상하면에 롤 브러쉬(220)(230)가 서로 마주보게 설치되어 있다.

이때, 모터(미도시)에 의한 회전축(221)(231)의 회전에 따라 롤 브러쉬(220)(230)가 상기 기판 상을 회전하면서, 물리적 힘을 가해 상기 기판 표면의 파티클을 제거하게 된다.

이 경우, 상기 롤 브러쉬가 기판의 상하면에 직접 접촉하여 세정하는 방식을 채용하고 있기 때문에, 기판과의 사용 마찰에 따른 기판오염이 발생할 수 있다.

즉, 브러쉬의 끝부분이 노화되어 신규 파티클이 발생하거나, 주기적으로 브러쉬를 청소하는 등 관리하지 않아 브러쉬 모에 오염원이 발생하거나, 기어 자체에 오염이 발생하는 경우에, 이는 기판의 2차 오염 발생원으로 작용하게 된다.

또한, 롤 브러쉬의 균형이 흐트러질 경우, 브러쉬 갭(gap)의 간섭에 따른 기판 이송 장애를 불러일으키거나, 브러쉬 끝의 마모에 의한 스크러치가 발생하는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 유입된 유체에 회전을 가하여 얻어진 타력에 의해 가속화된 상기 유체를 하부에 형성된 분사구를 통해 기판에 분사시킴으로써, 높은 토출 압력과 고속 분사에 따른 고강도의 세정효과를 향유할 수 있고, 직접 접촉에 따른 문제점을 해소할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판의 표면에 소정거리 이격된 상태로 구비되는 적어도 하나 이상의 비접촉식 세정모듈과, 상기 세정모듈의 일측에 적어도 하나 이상 구비되고 외부에서 공급된 유체를 기판 표면에 고속으로 분사하는 분사구와, 상기 세정모듈을 회전 또는 이동시켜 분사되는 유체에 수평방향으로 전단력을 부여하는 구동수단을 포함하는 기판 세정 장치를 제공한다.

또한, 상기 유체 형성을 위해 기체 및/또는 액체가 공급되는 투입구를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기체는 N₂와 CDA 압축공기 중의 어느 하나이며, 액체는 DIW인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동수단과 상기 세정모듈을 연결하여 상기 구동수단에서 발생한 동력을 상기 세정모듈에 전달하며, 상기 투입구를 통해 유입된 처리액이 상기 세정모듈로 이동하게 하는 통로인 회전축을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분사구는 슬릿 또는 노즐 형태인 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세정 장치(300)를 나타낸 도면이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세정 장치(300)는, 기판(310)의 표면에 소정거리 이격된 상태로 구비되는 적어도 하나 이상의 비접촉식 세정모듈(320)과, 상기 세정모듈(320)을 회전 또는 이동시켜 분사되는 유체에 수평방향으로 전단력을 부여하는 구동수단(330)을 구비한다.

여기서, 상기 구동수단(330)의 하부에 유체 투입구(미도시)를 형성한다. 이때, 상기 유체 투입구를 통해 액체 공급부(미도시)로부터 액체가 공급되게 하거나, 가스공급부(미도시)로부터 기체가 공급되게 한다.

또한, 상기 유체 투입구를 통해 유입되는 액체는 DIW, 세정액, 에칭액, 스트리핑액(stripping) 등 세정, 에칭, 스트리핑 등 다양한 FPD의 표면처리용 약액이 사용될 수 있다.

또한, 상기 유체 투입구를 통해 유입되는 기체는 상기 유입된 액체를 고속으 로 운반할 수 있는 N₂와 CDA(Clean Dry Air) 등의 압축공기가 사용될 수 있다.

또한, 상기 유체 투입구를 통해 유입된 기체 및 액체는 이류체를 형성하는데, 상기 이류체는 유입된 압축공기의 고속흐름을 이용해 액체를 미립화한 형태로서, 순수 액체 분사시보다 가속화된 세정력을 얻을 수 있다. 이때, 이류체 형성을 위해 유체 투입구 내 또는 유입된 기체 및 액체의 이동통로 상에 벤츄리 노즐(미도시)을 구비할 수 있다.

또한, 상기 벤츄리 노즐은 일반적으로 노즐 끝단에 단열 팽창 구조를 형성하여 세정력을 향상시킨 형태이다. 여기서, 단열 팽창 구조는 줄-톰슨 효과(Joule-Thomson effect)에 의해 세정매체(DIW 등)를 낮은 압력으로 단열 팽창시켜 이를 고화시키는 구조를 말한다.

회전축(340)은 상기 이류체가 세정모듈(320)로 이동하게 하는 수직이동 통로이다.

세정모듈(320)은 상부에 형성된 유입 통로(미도시)를 통해 상기 회전축으로부터 이동한 이류체를 임시 저장한다. 이때, 구동수단(330)의 구동에 따라 상기 세정모듈에 유입된 이류체를 회전시킴으로써, 가속화된 이류체를 얻을 수 있다.

또한, 상기 세정 모듈(320)의 하부에 상기 가속화된 이류체를 기판(310) 표면에 고속으로 분사하는 분사구(321)를 형성한다. 이때, 유입된 이류체를 회전시키면서 분사하므로, 분사시 높은 토출 압력을 얻을 수 있고, 고속으로 이류체를 분사시킬 수 있다.

이에 따라, 기판(310)에 분사되는 이류체의 타력을 높일 수 있어, 거의 롤 브러쉬의 직접 세정과 동일한 세정 효과를 얻을 수 있게 한다.

또한, 롤 브러쉬와 같이, 기판의 상하면 세정을 위한 경우에는, 상기 세정 장치를 기판의 상/하부에 설치하여 동일한 효과를 가질 수 있다.

도 3b는 상기 세정 장치(300)가 기판(310)에 대해 복수개 설치된 형태를 나타낸 도면이다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 기판(310)이 대면적으로 상기 세정 장치(300) 1개만으로 세정 효과가 미미할 때에는, 상기 세정 장치(300)를 여러개 병렬로 배치하고 상호 교차되도록 배치한다.

이를 통해, 기판(310)에 세정되지 않는 음영 지역이 없도록 구성한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세정 장치에서 세정모듈(320)을 나타낸 저면도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 세정모듈(320)의 하부에 가속화된 이류체를 기판으로 분사시키는 분사구(321)를 형성한다. 이때, 상기 분사구(321)는 복수의 슬릿(322) 형태로 구성되는데, 상기 슬릿(322)이 중심에서 8각형의 각 방향으로 대칭적으로 8개 형성되어 있다.

도 4b를 참조하면, 상기 세정모듈(320)은 분사구(321)가 노즐 형태로서, 노즐 구멍이 중심에서 동심환을 형성하고 있다.

이와 같이, 분사구를 슬릿 또는 노즐 형태로 복수개 구성하고 각 방향에 대칭적으로 구성할 경우, 가속화된 이류체가 기판에 부딪히는 단면적을 넓힐 수 있 고, 이는 기판의 단면적 당 세정되는 범위를 확대시킬 수 있게 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판세정장치에서의 이류체 분사과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 유체 투입구를 통해 액체 및 기체가 유입되고, 유입된 기체 및 액체는 혼합과정에서 이류체를 형성한다. 이후, 상기 이류체는 유체의 이동통로(회전축)를 따라 세정모듈(320)에 유입된다. 이때, 모터 등의 구동수단으로부터 회전축(340)을 통해 전달된 동력이 상기 세정모듈을 회전시킴으로써, 상기 세정모듈에 유입된 이류체를 가속화시키고, 가속화된 이류체는 분사구(321)를 통해 기판에 분사된다.

여기서, 세정모듈에 유입된 이류체가 세정모듈의 고속회전에 따라 가속됨으로써 분사구를 통한 기판 분사시 높은 타력을 얻을 수 있게 된다. 이때, 분사구의 형태도 미세한 틈인 슬릿 또는 노즐 형태이므로, 상기 이류체의 토출 압력을 상승시키며, 제트류의 이류체 분사(water jet)가 이루어진다.

이와 같이, 세정모듈에 유입된 이류체에 회전을 가하여 얻어지는 타력에 의한 세정은, 종래의 롤 브러쉬와 달리 비접촉식이고, 강한 토출 압력에 따른 이류체의 분사이다.

일반적으로, DIW 또는 세정 가스 등의 유체를 회전시킴에 의해서도 높은 타력을 얻을 수 있으나, 미스트(mist) 형태의 이류체를 회전시킬 경우에는 더 높은 타력을 통해 세정효과를 극대화시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 높은 토출 압력과 가속된 이류체의 고속 분사이므로, 고 강도의 세정효과는 유지하면서 직접 접촉에 따른 세정의 문제점을 해소할 수 있게 한다.

이상에서, 본 발명에 따른 LCD 기판의 세정장치에 대해 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 에칭, 스트리핑 등의 표면처리 뿐만아니라, 다양한 형태의 FPD(Flat Panel Display) 표면처리장치에 적용될 수 있다 할 것이다.

따라서, 본 발명은 상기의 실시예에 국한되는 것은 아니며 당해 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 설계 변경이나 회피설계를 한다 하여도 본 발명의 범위 안에 있다 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 세정 장치는, 세정모듈에 유입된 유체에 회전을 가하여 얻어지는 타력에 의한 세정으로, 높은 토출 압력과 고속 분사에 따른 고강도의 세정효과를 향유할 수 있다.

또한, 종래의 롤 브러쉬와 달리 비접촉식이므로, 직접 접촉에 따른 기존 세정의 문제점을 해소하여 세정과정에서 2차 오염 발생의 우려가 없고, 세정 장치의의 청소/유지 보수의 필요가 없다.

또한, 브러쉬 소모에 따른 교체의 필요성이 없어 수명이 길고, 기판 반송을 원활하게 할 수 있다.

Claims (5)

1. 기판의 표면에 소정거리 이격된 상태로 구비되는 적어도 하나 이상의 비접촉식 세정모듈과,

   상기 세정모듈의 일측에 적어도 하나 이상 구비되고 외부에서 공급된 유체를 기판 표면에 고속으로 분사하는 분사구와,

   상기 세정모듈을 회전 또는 이동시켜 분사되는 유체에 수평방향으로 전단력을 부여하는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 기판 세정 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유체 형성을 위해 기체 및/또는 액체가 공급되는 투입구를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 기체는 N₂와 CDA 압축공기 중의 어느 하나이며, 액체는 DIW인 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 구동수단과 상기 세정모듈을 연결하여 상기 구동수단에서 발생한 동력 을 상기 세정모듈에 전달하며, 상기 투입구를 통해 유입된 처리액이 상기 세정모듈로 이동하게 하는 통로인 회전축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 분사구는 슬릿 또는 노즐 형태인 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.

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