KR20080028804A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20080028804A
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아키히토 시오타
사토시 스즈키
사토시 야마모토
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다이니폰 스크린 세이조우 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 마이크로 버블 또는 나노 버블을 포함하는 처리액을 사용하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 있어서, 기판에 대해 마이크로 버블 또는 나노 버블을 효과적으로 작용시킬 수 있는 기술을 제공한다.
마이크로 버블 세정 처리부(40)는, 압송되는 세정액 중에 주입하는 질소 가스의 유량을 조절함으로써, 세정액 중에 포함되는 마이크로 버블의 사이즈를 조절할 수 있다. 이로 인해, 제거 대상이 되는 파티클의 사이즈에 따라 최적인 사이즈의 마이크로 버블을 다량으로 공급할 수 있어, 기판에 대해 마이크로 버블을 효과적으로 작용시킬 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은, 액정 표시 장치용 유리 기판, PDP용 유리 기판, 반도체 웨이퍼, 자기/광 디스크용의 유리/세라믹스 기판 등의 각종 기판에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
종래부터, 기판의 제조 공정에 있어서는, 기판의 표면에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치가 알려져 있다. 특히, 최근에는, 마이크로 버블을 포함하는 처리액을 기판의 표면에 공급하여, 기판에 대한 처리 효과를 향상시키는 시도가 이루어지고 있다. 마이크로 버블을 포함하는 처리액을 사용하면, 예를 들면, 기판의 표면에 부착된 파티클을 효율적으로 제거할 수 있다.
종래의 기판 처리 장치에서는, 예를 들면, 기액 혼합 펌프, 선회 가속기, 및 분산기를 갖는 마이크로 버블 발생 장치나, 가스 용해 유닛을 갖는 마이크로 버블 발생 장치를 사용하여 처리액 중에 마이크로 버블을 발생시키고 있었다. 마이크로 버블을 이용한 종래의 기판 처리 장치에 대해서는, 예를 들면, 특허문헌 1∼3에 개시되어 있다.
(특허문헌 1)일본국 특개2004-121962호 공보
(특허문헌 2)일본국 특개2005-93873호 공보
(특허문헌 3)일본국 특개2006-179764호 공보
그렇지만, 종래의 마이크로 버블 발생 장치로부터 발생하는 마이크로 버블의 사이즈는, 소정의 직경을 중심으로 한 거의 정규 분포 형상의 편차를 갖고 있으며, 그 사이즈를 제어하는 것은 곤란하였다. 이 때문에, 처리 대상의 기판에 따라 최적인 사이즈의 마이크로 버블을 다량으로 공급할 수 없었다. 예를 들면, 기판의 세정 공정에 마이크로 버블을 이용하는 경우에는, 제거 대상이 되는 파티클의 사이즈에 따라 최적인 사이즈의 마이크로 버블을 다량으로 공급할 수 없었다. 따라서, 종래의 기판 처리 장치에서는, 기판에 대해 마이크로 버블을 반드시 효과적으로 작용시킬 수는 없었다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 마이크로 버블 또는 나노 버블을 포함하는 처리액을 사용하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 있어서, 기판에 대해 마이크로 버블 또는 나노 버블을 효과적으로 작용시킬 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 따른 발명은, 마이크로 버블 또는 나노 버블을 포함하는 처리액에 의해 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 처리액 중에 마이크로 버블 또는 나노 버블을 발생시키는 버블 발생 수단과, 처리액 중의 마이크로 버블 또는 나노 버블의 사이즈를 조절하는 사이즈 조절 수단과, 마이크로 버블 또는 나노 버블을 포함하는 처리액을 기판에 공급하는 처리액 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 따른 발명은, 청구항 1에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리액 공급 수단은, 기판을 향해 처리액을 토출하는 노즐과, 상기 노즐에 처리액을 압송하기 위한 배관을 갖고, 상기 버블 발생 수단은, 상기 배관 내의 처리액 중에 기체를 주입하는 기체 주입 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 따른 발명은, 청구항 2에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 노즐은, 기판을 향해 처리액을 평면 형상의 비말(飛沫)로서 토출하는 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 따른 발명은, 청구항 3에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 사이즈 조절 수단은, 상기 기체 주입 수단에 의해 주입되는 기체의 유량을 조절하는 유량 조절 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 따른 발명은, 청구항 4에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 기판에 공급되는 처리액 중의 마이크로 버블 또는 나노 버블의 수를 조절하는 버블 수 조절 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 따른 발명은, 청구항 5에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 버블 수 조절 수단은, 상기 배관 내에서 압송되는 처리액의 압력을 조절하는 압력 조절 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 따른 발명은, 청구항 6에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리액 공급 수단은, 상기 배관의 상기 기체 주입 수단보다도 상류측 위치에 개재 삽입된 필터를 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 따른 발명은, 마이크로 버블 또는 나노 버블을 포함하는 처리액에 의해 기판을 처리하는 기판 처리 방법에 있어서, 처리액 중에 마이크로 버블 또는 나노 버블을 발생시키는 버블 발생 공정과, 처리액 중의 마이크로 버블 또는 나노 버블의 사이즈를 조절하는 사이즈 조절 공정과, 마이크로 버블 또는 나노 버블을 포함하는 처리액을 기판에 공급하는 처리액 공급 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 1∼7에 기재된 발명에 의하면, 기판 처리 장치는, 처리액 중에 마이크로 버블 또는 나노 버블을 발생시키는 버블 발생 수단과, 처리액 중의 마이크로 버블 또는 나노 버블의 사이즈를 조절하는 사이즈 조절 수단과, 마이크로 버블 또는 나노 버블을 포함하는 처리액을 기판에 공급하는 처리액 공급 수단을 구비한다. 이로 인해, 처리 대상의 기판에 대해 마이크로 버블 또는 나노 버블을 효과적으로 작용시킬 수 있다.
특히, 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 처리액 공급 수단은, 기판을 향해 처리액을 토출하는 노즐과, 노즐에 처리액을 압송하기 위한 배관을 갖고, 버블 발생 수단은, 배관 내의 처리액 중에 기체를 주입하는 기체 주입 수단을 갖는다. 이로 인해, 처리액 중에 주입된 기체의 일부는 처리액 중에 용해되고, 노즐로부터 토 출될 때의 압력 저하에 의해 미소한 마이크로 버블 또는 나노 버블이 되어 발생한다. 또, 처리액 중에 주입된 잔여 기체는 기포 상태로 배관 내를 흘러, 압송되는 처리액 중에서 전단(剪斷)되어 마이크로 버블 또는 나노 버블이 된다. 이로 인해, 대형의 마이크로 버블 발생 장치를 사용하지 않고, 간이한 구성으로 마이크로 버블 또는 나노 버블을 발생시킬 수 있다.
특히, 청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 노즐은, 기판을 향해 처리액을 평면 형상의 비말로서 토출한다. 이로 인해, 기판의 표면에 간극 없이 세정액을 공급할 수 있음과 동시에, 기판의 표면에 소정의 물리적 충격을 줄 수 있다.
특히, 청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 사이즈 조절 수단은, 기체 주입 수단에 의해 주입되는 기체의 유량을 조절하는 유량 조절 수단을 갖는다. 이로 인해, 배관 내에서 결합되는 마이크로 버블 또는 나노 버블의 양을 조절함으로써, 기판상에 공급되는 마이크로 버블 또는 나노 버블의 사이즈를 용이하게 제어할 수 있다.
특히, 청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 기판 처리 장치는, 기판에 공급되는 처리액 중의 마이크로 버블 또는 나노 버블의 수를 조절하는 버블 수 조절 수단을 더 구비한다. 이로 인해, 처리 대상의 기판에 따라 마이크로 버블 또는 나노 버블을 충분히 작용시킬 수 있다.
특히, 청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 버블 수 조절 수단은, 배관 내에서 압송되는 처리액의 압력을 조절하는 압력 조절 수단을 갖는다. 이로 인해, 기판에 공급되는 처리액 중의 마이크로 버블 또는 나노 버블의 수를 용이하게 조절할 수 있다.
특히, 청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 처리액 공급 수단은, 배관의 기체 주입 수단보다도 상류측 위치에 개재 삽입된 필터를 갖는다. 이로 인해, 처리액 중의 이물을 여과하여 청정한 처리액을 공급할 수 있다. 또, 마이크로 버블 또는 나노 버블은 필터보다 하류측에서 발생하기 때문에, 마이크로 버블 또는 나노 버블이 필터에 막히지 않아, 마이크로 버블 또는 나노 버블을 효율적으로 기판에 공급할 수 있다
또, 청구항 8에 기재된 발명에 의하면, 기판 처리 방법은, 처리액 중에 마이크로 버블 또는 나노 버블을 발생시키는 버블 발생 공정과, 처리액 중의 마이크로 버블 또는 나노 버블의 사이즈를 조절하는 사이즈 조절 공정과, 마이크로 버블 또는 나노 버블을 포함하는 처리액을 기판에 공급하는 처리액 공급 공정을 구비한다. 이로 인해, 처리 대상의 기판에 대해 마이크로 버블 또는 나노 버블을 효과적으로 작용시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
(1. 기판 처리 시스템의 전체 구성)
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)의 전체 구성을 나타낸 개략도이다. 기판 처리 장치(1)는, 액정 표시 장치용 각형(角形) 유리 기판(이하, 간단히 「기판」이라고 한다)(9)의 표면을 세정하고, 기판(9)상에 부착된 유기물이나 파티클 등의 이물을 제거하기 위한 장치이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장 치(1)는, 주로 UV처리부(10)와, 브러시 처리부(20)와, 치환 수세부(30)와, 마이크로 버블 세정 처리부(40)와, 린스 처리부(50)를 구비하고 있다. 또, 기판 처리 장치(1)는, 기판(9)을 반송하기 위한 복수의 반송 롤러(60)를 구비하고 있으며, 복수의 반송 롤러(60)를 회전시킴으로써, 기판(9)을 도면 중 화살표 AR의 방향으로 반송한다.
UV처리부(10)는, 기판(9)의 상면에 자외선을 조사하여, 기판(9)의 상면에 부착된 유기물을 분해하기 위한 처리부이다. UV처리부(10)는, 반송 롤러(60)상의 기판(9)의 상면을 향해, 예를 들면 180∼240㎚ 정도의 파장을 갖는 자외선을 조사한다. 기판(9)의 상면에 부착된 유기물은, 자외선의 조사에 의해 분해되어, 기판(9)의 상면으로부터 유리되기 쉬운 상태가 된다.
브러시 처리부(20)는, UV처리부(10)에서 분해된 분해물을 기판(9)의 상면으로부터 유리시키기 위한 처리부이다. 브러시 처리부(20)는, 기판(9)의 상면에 세정액을 공급함과 동시에, 브러시를 미끄럼 접합시키고, 상기 분해물을 기판(9)의 상면으로부터 충분히 유리시킨다. 또한, 기판(9)상에 공급되는 세정액은, 세정 능력이 높은 약액이어도 되고, 혹은, 순수(純水)여도 된다.
치환 수세부(30)는, 기판(9)상에 잔존하는 세정액이나 분해물 등을 씻어 내려보내기 위한 처리부이다. 치환 수세부(30)는, 순수 공급원에 접속된 도시하지 않은 노즐을 갖고 있으며, 해당 노즐로부터 기판(9)의 상면에 순수를 토출함으로써, 기판(9)상의 세정액이나 분해물 등을 씻어 내려보낸다. 이에 따라, 기판(9)의 표면은, 세정액에 피복된 상태로부터 순수에 피복된 상태로 치환된다.
마이크로 버블 세정 처리부(40)는, 마이크로 버블을 포함하는 세정액에 의해, 기판(9)의 상면에 부착된 미세한 파티클(예를 들면, 0.1㎛∼수㎛ 정도의 파티클)을 제거하기 위한 처리부이다. 마이크로 버블 세정 처리부(40)는, 70㎛ 이하의 미소 기포인 마이크로 버블을 포함하는 세정액을 소정의 노즐로부터 토출시키고, 기판(9)상에 부착된 미소한 파티클을 씻어 내려보내어 제거한다. 마이크로 버블 세정 처리부(40)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
린스 처리부(50)는, 기판(9)의 상면에 잔존하는 세정액을 씻어 내려보내기 위한 처리부이다. 린스 처리부(50)는, 순수 공급원에 접속된 도시하지 않은 노즐을 갖고 있으며, 해당 노즐로부터 기판(9)의 상면에 순수를 토출함으로써, 기판(9)상의 세정액을 씻어 내려보낸다. 이에 따라, 기판(9)의 표면은 순수에 피복된 상태가 된다.
이러한 기판 처리 장치(1)에서 기판(9)을 처리할 때에는, 반송 롤러(60)를 동작시켜 기판(9)을 반송하면서, UV처리부(10), 브러시 처리부(20), 치환 수세부(30), 마이크로 버블 세정 처리부(40), 및 린스 처리부(50)에 있어서의 상기의 각 처리를 기판(9)에 대해 차례로 행한다.
(2. 마이크로 버블 세정 처리부)
도 2는 상기의 마이크로 버블 세정 처리부(40)의 상세한 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 마이크로 버블 세정 처리부(40)는, 반송 롤러(60)의 상방에 배치된 스프레이 노즐(41)과, 스프레이 노즐(41)에 세정액을 공급하는 세정액 공급부(42)를 구비하고 있다.
스프레이 노즐(41)은, 기판(9)의 반송 방향과 직교하는 수평 방향으로 신장되는 기둥 형상의 외형을 갖고 있다. 스프레이 노즐(41)의 내부에는 세정액을 저류(貯留)하기 위한 공동(空洞)이 형성되어 있으며, 또, 스프레이 노즐(41)의 하부에는 세정액을 토출하기 위한 복수의 토출 구멍(41a)이 형성되어 있다. 이로 인해, 세정액 공급부(42)로부터 공급된 세정액은, 스프레이 노즐(41) 내의 공동을 통해 복수의 토출 구멍(41a)으로부터 기판(9)의 상면으로 토출한다.
도 3은 스프레이 노즐(41)에 의한 토출의 모습을 부분적으로 나타낸 사시도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 스프레이 노즐(41)의 각 토출 구멍(41a)은, 기판(9)의 진행 방향(화살표 AR의 방향)에 직교하는 방향으로 세정액을 확산하고, 세정액을 평면 형상의 비말로서 토출한다. 이로 인해, 기판(9)의 상면에는 간극 없이 세정액이 공급된다. 또, 세정액의 공급에 의해, 기판(9)의 상면에는 소정의 물리적 충격이 주어진다.
도 2로 돌아가, 세정액 공급부(42)는, 배관(42a∼42c), 세정액 공급원(42d), 펌프(42e), 필터(42f), 밸브(42g), 3방 분기관(42h), 질소 가스 공급원(42i), 증압 밸브(42j), 증압 가스 탱크(42k), 밸브(42l), 유량계(42m), 및 인젝트부(42n)를 갖고 있다. 펌프(42e), 밸브(42g), 증압 밸브(42j), 및 밸브(42l)는, 컴퓨터에 의해 구성되는 제어부(43)에 전기적으로 접속되어 있으며, 제어부(43)로부터의 지령에 따라 동작한다. 또, 유량계(42m)와 제어부(43)의 사이도 전기적으로 접속되어 있으며, 유량계(42m)의 계측 결과는 제어부(43)로 전송된다.
배관(42a)은, 세정액 공급원(42d)과 3방 분기관(42h)의 제1 포트의 사이를 연결하고 있으며, 배관(42a)의 경로 도중에는, 펌프(42e), 필터(42f), 및 밸브(42g)가 개재 삽입되어 있다. 이로 인해, 밸브(42g)를 개방함과 동시에 펌프(42e)를 동작시키면, 세정액 공급원(42d)으로부터 배관(42a) 내에 세정액이 공급되고, 필터(42f)를 경유하여 3방 분기관(42h)의 제1 포트로, 세정액이 도입된다. 또한, 세정액은, 암모니아수, SC1액, 중성 세제, 알칼리 세제 등의 세정 능력이 높은 약액이어도 되고, 혹은, 순수여도 된다.
상기한 펌프(42e)로는, 고압 펌프가 사용되고 있다. 이로 인해, 세정액 공급원(42d)으로부터 공급된 세정액은 고압으로 하류측에 압송된다. 또, 밸브(42g)로는 개방 정도 조절 밸브가 사용되고 있다. 밸브(42g)는, 그 개방 정도를 조절함으로써 세정액의 유량을 조절하고, 세정액의 압력을 조절하면서, 하류측으로 세정액을 보내어 공급한다.
배관(42b)은, 질소 가스 공급원(42i)과 3방 분기관(42h)의 제2 포트와의 사이를 연결하고 있으며, 배관(42b)의 경로 도중에는, 증압 밸브(42j), 증압 가스 탱크(42k), 밸브(42l), 및 유량계(42m)가 개재 삽입되어 있다. 질소 가스 공급원(42i)으로부터 공급되는 질소 가스는, 증압 밸브(42j)에 의해 가압되고, 증압 가스 탱크(42k)에 충전되어 있다. 이로 인해, 밸브(42l)를 개방하면, 증압 가스 탱크(42k)에 충전된 고압의 질소 가스가 유량계(42m)를 경유하여 3방 분기관(42h)의 제2 포트로 도입된다.
배관(42b)은, 인젝트부(42n)를 통해 3방 분기관(42h)의 제2 포트에 접속되어 있다. 도 4는 3방 분기관(42h)과 인젝트부(42n)의 접속 구성을 나타낸 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 인젝트부(42n)는, 3방 분기관(42h)의 내부에 삽입되어 있으며, 인젝트부(42n)의 선단 부근에는, 질소 가스를 토출하기 위한 작은 구멍(42o)이 형성되어 있다. 이로 인해, 배관(42b)으로부터 인젝트부(42n)로 공급된 질소 가스는, 인젝트부(42n)의 작은 구멍(42o)을 통해 3방 분기관(42h) 내의 세정액 중에 토출된다.
인젝트부(42n)는, 예를 들면 SUS 등의 스테인레스에 의해 구성되어 있으며, 작은 구멍(42o)은, 예를 들면 0.5㎜ 정도의 개구 직경을 갖는다. 또, 3방 분기관(42h)의 관로의 중앙 부근에 작은 구멍(42o)이 배치되도록, 인젝트부(42n)가 부착되어 있다. 이로 인해, 질소 가스의 기포는, 3방 분기관(42h)의 관로의 중앙 부근에 직접 주입되고, 관로 내에 편재하지 않고 공급된다.
밸브(42l)로는, 개방 정도 조절 밸브가 사용되고 있다. 제어부(43)는, 유량계(42m)의 계측값에 근거하여 밸브(42l)의 개방 정도를 조절하고, 질소 가스의 압력 및 유량을 조절하면서, 인젝트부(42n)로 질소 가스를 보내어 공급한다. 3방 분기관(42h) 내에서, 질소 가스의 압력은 세정액의 압력보다도 약간 높아지도록 조정되어 있다. 이로 인해, 3방 분기관(42h) 내의 세정액이 인젝트부(42n) 내에 진입하지 않고, 질소 가스는 3방 분기관(42h) 내에 양호하게 토출된다. 세정액 중에 토출된 질소 가스의 일부는, 세정액 중에 가압 용해되고, 다른 질소 가스는 기포 상태로 하류측으로 보내어 공급된다.
배관(42c)은, 3방 분기관(42h)의 제3 포트와 스프레이 노즐(41)의 사이를 연결하고 있다. 이로 인해, 3방 분기관(42h) 내에 도입된 세정액 및 질소 가스는, 배관(42c)을 통해 스프레이 노즐(41)에 공급되고, 스프레이 노즐(41)의 토출 구멍(41a)에서 토출된다. 세정액 중에 용해되어 있는 질소 가스는, 토출 구멍(41a)으로 토출될 때의 압력의 개방에 의해 과포화가 되고, 세정액 중에 미소한 마이크로 버블이 되어 발생한다.
한편, 세정액 중에 용해되지 않은 질소 가스의 기포는, 배관(42c) 내를 흐르는 도중, 압송되는 세정액 중에서 세밀하게 전단되어, 다수의 마이크로 버블이 된다. 그리고, 전단에 의해 생성된 마이크로 버블도, 스프레이 노즐(41)의 토출 구멍(41a)에서 세정액과 함께 토출된다. 이와 같이, 기판(9)의 상면에 공급되는 세정액 중에는, 배관(42c)의 유로 도중에 전단에 의해 생성된 마이크로 버블과, 스프레이 노즐(41)로부터 토출될 때에 과포화에 의해 생성된 마이크로 버블이 포함된다.
도 5는 기판(9)상에 공급되는 세정액 중의 마이크로 버블의 사이즈의 분포를 나타낸 그래프이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 마이크로 버블의 사이즈는, 어떤 직경을 중심으로 한 거의 정규 분포 형상의 편차를 갖는다. 그리고, 밸브(42g)의 개방 정도를 조절하여 세정액의 유량을 증가시키면, 도 5의 화살표(71)와 같이, 마이크로 버블의 공급 수도 증가한다. 반대로, 밸브(42g)의 개방 정도를 조절하여 세정액의 유량을 감소시키면, 도 5의 화살표(72)와 같이, 마이크로 버블의 공급 수도 감소한다. 즉, 마이크로 버블 세정 처리부(40)는, 세정액의 유량을 조절함으로써, 마이크로 버블의 공급 수를 조절할 수 있다.
또, 밸브(42l)의 개방 정도를 조절하여 질소 가스의 유량을 증가시키면, 세 정액 중에 기포 상태로 잔존하는 질소 가스가 증가한다. 이로 인해, 배관(42c)의 유로 도중에 전단에 의해 발생하는 마이크로 버블이 증가하고, 마이크로 버블들이 결합하여 생성되는 약간 사이즈가 큰 마이크로 버블의 수가 증가한다. 따라서, 도 5의 화살표(73)와 같이, 마이크로 버블의 사이즈가 대직경 측으로 시프트된다. 반대로, 밸브(42l)의 개방 정도를 조절하여 질소 가스의 유량을 감소시키면, 세정액 중에 기포 상태로 잔존하는 질소 가스가 감소한다. 이로 인해, 배관(42c)의 유로 도중에 전단에 의해 발생하는 마이크로 버블이 감소하고, 마이크로 버블들이 결합하여 생성되는 약간 사이즈가 큰 마이크로 버블의 수가 감소한다. 따라서, 도 5의 화살표(74)와 같이, 마이크로 버블의 사이즈가 소직경 측으로 시프트된다. 즉, 마이크로 버블 세정 처리부(40)는, 질소 가스의 유량을 조절함으로써, 마이크로 버블의 사이즈를 조절할 수 있다.
스프레이 노즐(41)로부터 토출된 세정액은, 기판(9)에 충돌하여 기판(9)의 상면에 물리적 충격을 준다. 또, 기판(9)의 상면에 공급된 세정액 중의 마이크로 버블은, 기판(9)의 상면에서 서서히 축소되고, 그 일부가 소멸(이른바 「압괴(壓壞)」)된다. 마이크로 버블이 압괴될 때에는, 마이크로 버블의 내부가 단열 압축되고, 마이크로 버블은 고온(예를 들면 수천℃), 고압(예를 들면 수천 기압)의 미소 영역(이른바 「핫 스폿」)이 되어 소멸된다. 이 때문에, 핫 스폿으로부터 발산되는 에너지가 기판(9)의 상면에 작용하고, 기판(9)의 상면에 부착된 파티클을 기판(9)으로부터 유리시킨다.
이와 같이, 기판(9)의 상면에는, 세정액의 충돌에 의한 물리적 충격과, 마이 크로 버블의 압괴에 의해 발산되는 에너지가 작용하고, 이들 작용에 의해, 파티클은 기판(9)의 상면으로부터 유리된다. 특히, 세정액의 충돌에 의한 물리적 충격은, 주로 사이즈가 큰 파티클에 작용하는데 반해, 마이크로 버블의 압괴에 의해 발산되는 에너지는, 주로 사이즈가 작은 파티클에 작용하여, 각각 파티클을 기판(9)의 상면으로부터 유리시킨다.
또, 마이크로 버블은 파티클을 흡착하는 성질을 갖는다. 이 때문에, 기판(9)으로부터 유리된 파티클은, 압괴되지 않은 마이크로 버블에 흡착된다. 마이크로 버블은 각 기포의 사이즈가 미소하기 때문에, 전체적으로 넓은 표면적(기액 계면의 면적)을 갖는다. 이로 인해, 세정액 중에 부유하는 파티클을 효율적으로 흡착한다. 또, 마이크로 버블은 대전성을 갖기 때문에, 정전적 작용에 의해서도 파티클을 끌어당겨, 파티클을 효율적으로 흡착한다. 이렇게 해서 파티클을 흡착한 마이크로 버블은, 세정액과 함께 기판(9)의 외부로 배출된다.
이상과 같이, 이 마이크로 버블 세정 처리부(40)는, 마이크로 버블을 포함하는 세정액을 기판(9)의 상면에 공급함으로써, 기판(9)의 상면으로부터 파티클을 유리하고, 유리시킨 파티클을 마이크로 버블과 함께 기판(9)의 외부로 배출한다. 따라서, 기판(9)상에 부착된 파티클을 효율적으로 제거할 수 있다. 또, 마이크로 버블의 세정 효과를 이용하고 있기 때문에, 세정액 중의 약액 농도를 저감시킬 수 있어, 폐수 처리나 환경에 대한 부담을 경감시킬 수 있다.
또, 상기와 같이, 이 마이크로 버블 세정 처리부(40)는, 세정액 중에 포함되는 마이크로 버블의 사이즈를 조절할 수 있다. 이로 인해, 제거 대상이 되는 파티 클의 사이즈에 따라 최적인 사이즈의 마이크로 버블을 다량으로 공급할 수 있다. 예를 들면, 사이즈가 큰 파티클이 많은 공정에서는 마이크로 버블의 사이즈를 크게 설정하고, 사이즈가 작은 파티클을 제거해야 할 공정에서는 마이크로 버블의 사이즈를 작게 설정한다는 것과 같이, 복수의 공정에 대응시키는 것이 가능해진다.
또, 본 실시 형태의 마이크로 버블 세정 처리부(40)는, 압송되는 세정액 중에 인젝트부(42n)를 이용하여 질소 가스를 주입함으로써, 배관(42c) 내 및 토출 시에 마이크로 버블을 발생시킨다. 이로 인해, 종래 사용되고 있던 대형의 마이크로 버블 발생 장치를 사용하지 않고, 간이한 구성으로 마이크로 버블을 발생시킬 수 있다.
또, 본 실시 형태의 마이크로 버블 세정 처리부(40)는, 기체와 액체를 포함하는 유체(流體)를 기판에 공급하는 기구로서 종래 사용되고 있던 「이류체 노즐」과 비교하더라도, 간이한 구성으로 세정 능력이 높은 유체를 공급할 수 있다. 즉, 이류체 노즐은 액체와 기체를 혼합시켜 토출하기 위한 복잡하고 고가(高價)인 구성이 되는 바, 본 실시 형태의 스프레이 노즐(41)은, 토출 구멍(41a)에서 세정액을 토출하기만 하는 심플한 구성으로 할 수 있다. 또, 본 실시 형태의 마이크로 버블 세정 처리부(40)는, 종래의 이류체 노즐의 1/2000 정도의 기체(상기의 실시 형태에서는 질소 가스)를 사용하면, 충분한 양의 마이크로 버블을 발생시킬 수 있으므로, 기체의 소비량을 저감시킬 수 있다.
또, 상기의 마이크로 버블 세정 처리부에서는, 필터(42f)보다 하류측의 세정액 중에 질소 가스를 주입한다. 이로 인해, 배관(42c) 내에서 발생한 마이크로 버 블은 필터(42f)에 막히지 않고 노즐(41)에 도달한다. 따라서, 배관(42c) 내에서 발생한 마이크로 버블을, 효율적으로 기판(9)에 공급할 수 있다.
(3. 변형예)
이상, 본 발명의 일실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상기 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기의 마이크로 버블 세정 처리부(40)는, 기판(9)의 상면에 세정액을 공급하는 것이었지만, 기판(9)의 하면측에 세정액을 공급하는 것이어도 되고, 혹은, 기판(9)의 양면에 세정액을 공급하는 것이어도 된다.
또, 상기의 예에서는, 질소 가스의 마이크로 버블을 생성하고 있었지만, 마이크로 버블을 구성하는 기체는 질소 가스 이외의 기체여도 된다. 단, 질소 가스나 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 사용하면, 기판(9)에 대한 예를 들면 표면 산화 등의 화학적 영향을 배제할 수 있다.
또, 상기의 예에서는, 압괴 현상을 일으킬 정도의 사이즈로서, 70㎛ 이하의 마이크로 버블을 발생시키는 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명에서 발생시키는 미소 기포는, 이른바 마이크로 버블에 한정되는 것이 아니며, 더욱 미소한 나노 버블이어도 된다. 나노 버블은, 발생 시의 직경이 1㎛ 미만의 초미소 기포이기 때문에, 압괴에 의해 더욱 높은 에너지를 얻을 수 있으며, 또, 세정액 중의 파티클을 더욱 효율적으로 흡착하여 제거할 수 있다.
또, 상기의 예에서는, 유기물 제거 후의 파티클 제거 처리에 마이크로 버블을 사용하는 경우에 대해 설명하였지만, 브러시 처리부(20)나 치환 수세부(30)에 상기와 동등한 세정액 공급부(42)를 적용하여, 마이크로 버블을 포함하는 세정액을 공급하는 구성으로 해도 된다. 또, 세정 이외의 처리를 행하는 처리 장치에 상기의 세정액 공급부(42)와 동등한 처리액 공급부를 적용하고, 마이크로 버블을 포함하는 처리액을 공급하는 구성으로 해도 된다.
또, 상기의 예에서는, 액정 표시 장치용의 각형 유리 기판(9)을 처리 대상으로 하는 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명은, PDP용 유리 기판, 반도체 웨이퍼, 자기/광 디스크용의 유리/세라믹스 기판 등의 다른 기판을 처리 대상으로 하는 것이어도 된다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 전체 구성을 나타낸 개략도,
도 2는 마이크로 버블 세정 처리부의 상세한 구성을 나타낸 도면,
도 3은 스프레이 노즐에 의한 토출 모습을 부분적으로 나타낸 사시도,
도 4는 3방 분기관과 인젝트부의 접속 구성을 나타낸 도면,
도 5는 기판상에 공급되는 마이크로 버블의 사이즈 분포를 나타낸 그래프이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1: 기판 처리 장치 10: UV처리부
20: 브러시 처리부 30: 치환 수세부
40: 마이크로 버블 세정 처리부 41: 스프레이 노즐
41a: 토출구 42: 세정액 공급부
42a∼42c: 배관 42d: 세정액 공급원
42e: 펌프 42f: 필터
42g: 밸브 42h: 3방 분기관
42i: 질소 가스 공급원 42j: 증압 밸브
42k: 증압 가스 탱크 42l: 밸브
42m: 유량계 42n: 인젝트부
43: 제어부 50: 린스 처리부
60: 반송 롤러 9: 기판

Claims (8)

  1. 마이크로 버블 또는 나노 버블을 포함하는 처리액에 의해 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    처리액 중에 마이크로 버블 또는 나노 버블을 발생시키는 버블 발생 수단과,
    처리액 중의 마이크로 버블 또는 나노 버블의 사이즈를 조절하는 사이즈 조절 수단과,
    마이크로 버블 또는 나노 버블을 포함하는 처리액을 기판에 공급하는 처리액 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리액 공급 수단은, 기판을 향해 처리액을 토출하는 노즐과, 상기 노즐에 처리액을 압송하기 위한 배관을 갖고,
    상기 버블 발생 수단은, 상기 배관 내의 처리액 중에 기체를 주입하는 기체 주입 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 노즐은, 기판을 향해 처리액을 평면 형상의 비말(飛沫)로서 토출하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 사이즈 조절 수단은, 상기 기체 주입 수단에 의해 주입되는 기체의 유량을 조절하는 유량 조절 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    기판에 공급되는 처리액 중의 마이크로 버블 또는 나노 버블의 수를 조절하는 버블 수 조절 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 버블 수 조절 수단은, 상기 배관 내에서 압송되는 처리액의 압력을 조절하는 압력 조절 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 처리액 공급 수단은, 상기 배관의 상기 기체 주입 수단보다도 상류측의 위치에 개재 삽입된 필터를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 마이크로 버블 또는 나노 버블을 포함하는 처리액에 의해 기판을 처리하는 기판 처리 방법에 있어서,
    처리액 중에 마이크로 버블 또는 나노 버블을 발생시키는 버블 발생 공정과,
    처리액 중의 마이크로 버블 또는 나노 버블의 사이즈를 조절하는 사이즈 조 절 공정과,
    마이크로 버블 또는 나노 버블을 포함하는 처리액을 기판에 공급하는 처리액 공급 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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