KR20090108857A

KR20090108857A - 기판세정장치 및 이를 구비한 기판세정시스템

Info

Publication number: KR20090108857A
Application number: KR1020080034174A
Authority: KR
Inventors: 김세호
Original assignee: (주)디오이
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2009-10-19

Abstract

본 발명은 기판세정장치 및 이를 구비한 기판세정시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세정챔버 내부에 위치하며 기판을 이송하는 이송수단과, 상기 이송되는 기판에 미세입자가 포함된 세정액을 분사하는 분사노즐을 구비한 세정부 및 상기 세정부 일측에 설치되어 상기 분사노즐을 통해 분사된 미세입자를 포함한 세정액을 재사용하기 위해 상기 세정액을 순환시키는 순환부를 포함하는 기판세정장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 미세입자가 포함된 세정액을 분사함으로써 미세입자의 물리적인 충격으로 기판표면에 단단히 부착된 이물질을 제거할 수 있고, 그로 인해 세정시간이 단축되는 효과가 있다.

기판, 세정, 분사, 미세입자, 세정액

Description

기판세정장치 및 이를 구비한 기판세정시스템{Apparatus for cleaning substrate and cleaning system having thereof}

본 발명은 세정시스템에 관한 것으로서, 특히 미세입자가 포함된 세정액을 기판에 분사하는 기판세정장치 및 이를 구비한 기판세정시스템에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 와 같은 평판 디스플레이(FPD; Flat Panel Display) 기판 등은 다양한 제조 공정을 거치게 되는데, 특히 기판이나 막 표면의 오염물질, 파티클 등을 사전에 제거하여 불량이 발생하지 않도록 하거나, 증착될 박막의 접착력 강화, FPD 특성 향상 등을 위하여 일부 공정의 전, 후로는 세정노즐을 사용하여 기판 표면에 탈이온수(Deionized water) 또는 케미컬(Chemical) 등의 소정의 세정액을 분사하는 세정공정이 수행된다.

즉, 세정공정은 기판 표면의 청정화를 위한 공정으로 일례로 약액처리공정과 린스공정과 건조공정으로 이루어지고, 특히 약액처리공정은 기판 표면의 파티클 및 오염물질의 제거를 위하여 기판 표면에 세정액을 처리하는 공정으로, 일례로 기판 표면에 세정액을 분사하여 파티클 및 오염물질을 제거한다.

한편, 기판 표면에 세정액을 분사하는 방법은 컨베이어나 롤러에 의해 이송되는 기판에 소정의 압력으로 세정액을 분사하여, 이물질이 세정액과 함께 기판 외부로 흘러내리도록 하는 방법과 기판에 소정의 두께로 약액을 도포한 후, 소정의 시간이 지나도록 하는 퍼들(Puddle) 방법이 있다. 이러한 방법들은 각 주요 공정에 적용됨에 따라 다소 차이가 있으나, 세정액을 분사하여 이물질이 세정액과 함께 기판 외부로 흘러내리도록 하는 세정공정을 예로 들어 설명한다.

도 1은 종래의 일반적인 기판세정장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 기판세정장치는 기판을 이송하기 위한 기판이송수단에 의해 이송되는 기판을 세정하기 위해 기판상에 소정의 세정액을 분사하는 분사노즐을 포함한다.

먼저, 특정 공정이 수행된 기판(S; Substrate)은 기판이송수단(10)의 이송축(11) 및 이송롤러(12)에 의해 기판세정용 분사노즐(20; 이하 분사노즐)로 이송된다. 구체적으로, 분사노즐(20)은 기판(S)의 상측으로 설치되되, 기판(S)의 너비(W)방향으로 설치되며, 세정액공급관(30)과 연결되어 공급받은 세정액을 기판(S)의 상면에 대하여 소정각도로 분사한다. 이러한 기판(S)을 세정하는 세정액은 일반적으로 초순수를 사용하는 것이 바람직하며, 분사노즐(20)로 분사되는 세정액의 분사압력으로 기판(S)표면에 잔존 되어 있는 파티클 및 각종의 이물질을 제거한다.

그러나 상기와 같이 분사되는 세정액의 압력만으로 세정을 실시하게 되면 기 판(S) 표면에 단단히 고정된 이물질을 제거하는데 있어서 용이하지 못하고, 특히 면취된 기판(S)의 가장자리부위에서 발생하는 깔쭉깔쭉한 이물질(Edge burr)의 경우 이러한 분사압력만으로 제거하지 못하는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 세정액의 분사압력을 높이게 되면, 과도하게 세정액이 사용되어 비용이 증가하는 문제점이 있다. 또한, 상술한 것과 같이 과도하게 사용되는 세정액이 그대로 외부로 배출되어 환경오염과 자원이 낭비되는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 미세입자가 포함된 세정액을 기판에 분사하여 세정시간을 단축할 수 있는 기판세정장치 및 이를 구비한 기판세정시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 부수적인 과제는, 기판에 분사된 세정액을 순환하여 재사용함으로써 세정공정에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 기판세정장치 및 이를 구비한 기판세정시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 부수적인 과제는, 기판표면에 분사되는 세정액에 포함된 미세입자의 물리적인 충격으로 화학물질로 처리된 기판표면의 스트레스를 제거할 수 있는 기판세정장치 및 이를 구비한 기판세정시스템을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 세정챔버 내부에 위치하며 기판을 이송하는 이송수단과, 상기 이송되는 기판에 미세입자가 포함된 세정액을 분사하는 분사노즐을 구비한 세정부 및 상기 세정부 일측에 설치되어 상기 분사노즐을 통해 분사된 미세입자를 포함한 세정액을 재사용하기 위해 상기 세정액을 순환시키는 순환부를 포함한다.

또한, 상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 세정챔버 내부에 위치하며 기판을 이송하는 이송수단과, 상기 이송되는 기판에 미세입자가 포함된 세정 액을 분사하는 분사노즐을 구비한 세정부와, 상기 세정부 일측에 설치되어 상기 분사노즐을 통해 분사된 미세입자를 포함한 세정액을 재사용하기 위해 상기 세정액을 순환시키는 순환부를 포함하는 기판세정장치와, 상기 기판세정장치에 의해 세정된 기판에 초순수를 분사하여 기판에 잔류하는 이물질을 린스하는 린스부 및 상기 린스부에서 린스된 상기 기판을 향해 압축공기를 분사하여 기판에 존재하는 수분을 강제로 밀어내는 방식으로 기판을 건조하는 건조부를 포함한다.

본 발명은 미세입자가 포함된 세정액을 분사함으로써 미세입자의 물리적인 충격으로 기판표면에 단단히 부착된 이물질을 제거할 수 있고, 그로 인해 세정시간이 단축되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기판에 분사된 세정액을 순환하여 재사용함으로써 세정공정에 소요되는 비용을 절감하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기판표면에 분사되는 세정액에 포함된 미세입자의 물리적인 충격으로 화학물질로 처리된 기판표면의 스트레스를 제거하며, 기판의 접촉면과 표면조도를 향상시켜 향후 도금공정에서의 도금력을 높이는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기판세정장치 및 이를 구비한 기판세정시스템의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 기판세정장치 및 이를 구비한 기판세정시스템의 바람직한 실시예에 따른 기판세정장치를 나타낸 단면도 및 부분 확대도이고, 도 3은 상기 도 2의 기판세정장치에서의 에어커튼을 나타낸 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판세정장치(100)는, 세정챔버(130) 내부에 위치하며 기판(S)을 이송하는 이송수단(111)과, 상기 이송되는 기판(S)에 미세입자가 포함된 세정액을 분사하는 분사노즐(112)을 구비한 세정부(110) 및 상기 세정부(110) 일측에 설치되어 상기 분사노즐(112)을 통해 분사된 미세입자를 포함한 세정액을 재사용하기 위해 상기 세정액을 순환시키는 순환부(120)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 기판세정장치(100)의 바람직한 실시예의 구성과 작용을 더욱 상세하게 설명한다.

먼저, 상기 기판세정장치(100)는 세정챔버(130) 내부에 위치하며 기판(S)을 이송하는 이송수단(111)과, 상기 이송되는 기판(S)에 미세입자가 포함된 세정액을 분사하는 분사노즐(112)을 구비한 세정부(110)와, 상기 세정부(110) 일측에 설치되어 상기 분사노즐(112)을 통해 분사된 미세입자를 포함한 세정액을 재사용하기 위해 상기 세정액을 순환시키는 순환부(120)를 포함한다.

여기서, 상기 세정부(110)는 세정챔버(130) 내부에 위치하며 컨베이어 또는 이송롤러와 같은 이송수단(111)에 의해 이송되는 기판(S)을 세정하기 위해 분사노즐(112)을 통해 상기 기판(S)에 소정의 세정액을 분사한다. 또한, 상기 기판(S)을 소정의 각도로 경사지게 기울여서 이송하여 기판(S)으로 분사된 세정액을 용이하게 흘러내릴 수 있게 한다.

그리고 상기 세정액은 소정의 미세입자를 포함하고 있으며 분사노즐(112)을 통해 기판(S)에 고압으로 분사되는데, 이는 물질량이 존재하는 미세입자의 질량과 분사속도를 이용하여 피세정물에 충격에너지를 부가시킬 수 있다. 이러한 경우 기판(S)표면에 잔존되어 있는 이물질을 짧은 시간 내에 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, 상기 미세입자의 재질은 알루미나 세라믹인 것이 바람직하며, 그 직경은 약 0.01㎛ 내지 1㎛ 이다. 상기와 같은 미세입자가 포함된 세정액을 사용하여 기판(S)을 세정하면 순수 세정액만으로 달성할 수 없는 기판(S)을 면취한 후 발생하는 단단히 고정된 기판(S)의 가장자리 이물질(Edge burr)을 제거하는데 용이하다. 또한, 상기 미세입자의 직경이 약 0.01㎛ 미만이면, 크기가 매우 작아 세정 효율이 떨어지는 문제점이 있고, 약 1㎛를 초과하면 기판(S)표면에 스크래치와 같은 손상을 유발하는 문제가 발생한다.

더불어 화학약품을 이용한 공정을 거친 기판(S)의 표면에 발생하는 스트레스 등을 미세입자의 충격으로 인해 해소할 수 있으며, 특히 전자용 플라스틱기판(PCB)과 같은 연성기판의 경우 미세입자의 충격으로 인해 향후 도금공정 등에서 도금력을 극대화할 수 있다. 이는 미세입자의 타격에 의해 표면에 극히 미세한 엠보싱면을 형성하여 접촉면의 확장과 표면조도가 향상되기 때문이다. 또한, 이는 금속류 의 도장 전에 샌드블라스트를 통해 도장의 효과를 높이는 것과 동일하다 할 수 있다.

상기 순환부(120)는 상기 세정부(110) 일측, 바람직하게는 세정챔버(130)의 하단측에 설치되고, 미세입자가 포함된 세정액을 수용하는 저장탱크(121)를 구비하고, 그 저장탱크(121) 내부에는 세정액에 포함된 미세입자의 농도를 측정하기 위한 농도계(122)가 위치하는데, 미세입자의 농도를 측정하여 교체시기를 지정할 수 있다.

그리고 상기 분사노즐(112)에 연결되며 저장탱크(121)에 저장된 세정액을 공급하기 위한 공급관(123)이 설치되는데, 상기 공급관(123)에는 상기 분사노즐(112)로 세정액을 공급하면서 이를 순환시키기 위한 펌프(124)가 설치된다.

상기 분사노즐(112)에서 분사된 세정액은 배출관(125)을 통해 외부로 배출되는데, 상기 배출관(125)에 연결되어 배출되는 세정액과 이에 포함된 미세입자를 분리하기 위한 정제기(126)가 설치된다. 여기서 상기 정제기(126)에 의해 분리된 미세입자와 세정액은 재사용을 위해 각각 제1순환관(127)과 제2순환관(128)을 통해 상기 저장탱크(121)로 이송되는데, 상기 제2순환관(128)에는 이물질로 인해 오염된 세정액을 여과하기 위한 필터(129)가 설치된다.

또한, 상기 기판(S)을 향해 압축공기를 분사하여 세정챔버(130) 외부로 세정액의 유출을 방지하기 위한 에어커튼(140)(Air curtain)이 설치된다. 이는 세정공정을 마친 기판(S)이 상기 세정챔버(130) 이후 연결된 다른 공정의 챔버로 이송되면서 기판(S)에 잔존하는 미세입자가 포함된 세정액이 유출되는 것을 방지하기 위 함이다.

도 4는 본 발명의 기판세정장치 및 이를 구비한 기판세정시스템의 바람직한 실시예에 따른 기판세정시스템을 나타낸 블럭구성도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판세정시스템은, 세정챔버 내부에 위치하며 기판을 이송하는 이송수단과, 상기 이송되는 기판에 미세입자가 포함된 세정액을 분사하는 분사노즐을 구비한 세정부와, 상기 세정부 일측에 설치되어 상기 분사노즐을 통해 분사된 미세입자를 포함한 세정액을 재사용하기 위해 상기 세정액을 순환시키는 순환부를 포함하는 기판세정장치(100)와, 상기 기판세정장치(100)에 의해 세정된 기판에 초순수를 분사하여 기판에 잔류하는 이물질을 린스하는 린스부(300) 및 상기 린스부(300)에서 린스된 상기 기판을 향해 압축공기를 분사하여 기판에 존재하는 수분을 강제로 밀어내는 방식으로 기판을 건조시키는 건조부(400)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 기판세정시스템의 바람직한 실시예의 구성과 작용을 더욱 상세하게 설명한다.

상기 기판세정장치(100)에 의해 세정된 기판은 린스부(300)로 이동하며 상기 기판에 초순수를 분사하여 기판에 잔류하는 이물질을 린스한다. 또한, 부가적으로 상기 기판세정장치(100)에 의해 1차로 세정된 기판의 잔류 이물질을 제거하기 위해 기판에 염기성 화학물질을 분사하여 기판을 세정하는 2차 세정부(200)가 더 포함될 수 있다.

그리고 마지막으로 기판을 에어나이프(Air knife)가 설치된 건조부(400)로 이송하여 압축공기를 분사해 기판에 존재하는 수분을 강제로 밀어내어 기판을 건조시킨다. 여기서 상기 기판세정장치(100)의 상세한 설명은 상기 도 2 및 도 3을 참조하여 전술한 내용과 동일하므로 생략하기로 한다.

이와 같이 선택적으로 제거 가능한 이물질이 다수 발생하는 LCD 기판의 초기세정이나 화학물질을 사용한 공정 후, 또는 기판의 면취 후에 발생하는 유리이물질을 제거하는데 효과적이다. 그리고 PCB기판의 도금공정 전(前) 처리, 필름 도포 전(前) 및 원판 세정에 이용함으로써, 도금력과 필름 밀착력이 향상되는 효과를 얻을 수 있으며, 다공성 기판의 홀 세정과 같은 이물질 제거에 효과적이다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 기판세정장치를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 기판세정장치 및 이를 구비한 기판세정시스템의 바람직한 실시예에 따른 기판세정장치를 나타낸 단면도 및 부분 확대도이다.

도 3은 상기 도 2의 기판세정장치에서의 에어커튼을 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100:기판세정장치 110:세정부

111:이송수단 112:분사노즐

120:순환부 121:저장탱크

122:농도계 123:공급관

124:펌프 125:배출관

126:정제기 127:제1순환관

128:제2순환관 129:필터

130:세정챔버 140:에어커튼

200:2차 세정부 300:린스부

400:건조부

Claims

세정챔버 내부에 위치하며 기판을 이송하는 이송수단과, 상기 이송되는 기판에 미세입자가 포함된 세정액을 분사하는 분사노즐을 구비한 세정부; 및

상기 세정부 일측에 설치되어 상기 분사노즐을 통해 분사된 미세입자를 포함한 세정액을 재사용하기 위해 상기 세정액을 순환시키는 순환부를 포함하는 기판세정장치.
제1항에 있어서, 상기 순환부는,

상기 미세입자가 포함된 세정액을 수용하는 저장탱크;

상기 저장탱크 내부에 설치되며 세정액에 포함된 미세입자의 농도를 측정하는 농도계;

상기 저장탱크에 저장된 미세입자가 포함된 세정액을 상기 분사노즐로 공급하기 위해 펌프가 설치된 공급관;

상기 분사노즐에서 분사된 세정액을 배출하는 배출관;

상기 배출관에 연결되어 배출되는 세정액과 이에 포함된 미세입자를 분리하는 정제기;

상기 정제기에 의해 분리된 미세입자를 재순환하기 위해 상기 미세입자를 저장탱크로 이송하는 제1순환관;

상기 정제기에 의해 분리된 세정액을 재순환하기 위해 상기 세정액을 상기 저장탱크로 이송하는 제2순환관; 및

상기 제2순환관에 설치되어 세정액을 여과하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
제1항에 있어서,

상기 기판을 향해 압축공기를 분사하여 세정챔버 외부로 세정액의 유출을 방지하는 에어커튼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
제1항에 있어서,

상기 미세입자는 직경이 0.01㎛ 내지 1㎛이며, 알루미나 세라믹인 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
제1항에 있어서,

상기 기판을 소정의 각도로 경사지게 기울여서 이송하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
세정챔버 내부에 위치하며 기판을 이송하는 이송수단과, 상기 이송되는 기판에 미세입자가 포함된 세정액을 분사하는 분사노즐을 구비한 세정부와, 상기 세정부 일측에 설치되어 상기 분사노즐을 통해 분사된 미세입자를 포함한 세정액을 재사용하기 위해 상기 세정액을 순환시키는 순환부를 포함하는 기판세정장치;

상기 기판세정장치에 의해 세정된 기판에 초순수를 분사하여 기판에 잔류하는 이물질을 린스하는 린스부; 및

상기 린스부에서 린스된 상기 기판을 향해 압축공기를 분사하여 기판에 존재하는 수분을 강제로 밀어내는 방식으로 기판을 건조시키는 건조부를 포함하는 기판세정시스템.
제6항에 있어서, 상기 순환부는,

상기 미세입자가 포함된 세정액을 수용하는 저장탱크;

상기 저장탱크 내부에 설치되며 세정액에 포함된 미세입자의 농도를 측정하는 농도계;

상기 저장탱크에 저장된 미세입자가 포함된 세정액을 상기 분사노즐로 공급하기 위해 펌프가 설치된 공급관;

상기 분사노즐에서 분사된 세정액을 배출하는 배출관;

상기 배출관에 연결되어 배출되는 세정액과 이에 포함된 미세입자를 분리하 는 정제기;

상기 정제기에 의해 분리된 미세입자를 재순환하기 위해 상기 미세입자를 저장탱크로 이송하는 제1순환관;

상기 정제기에 의해 분리된 세정액을 재순환하기 위해 상기 세정액을 상기 저장탱크로 이송하는 제2순환관; 및

상기 제2순환관에 설치되어 세정액을 여과하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판세정시스템.
제6항에 있어서,

상기 기판세정장치에서 1차 세정된 상기 기판에 염기성 화학물질을 분사하여 이물질을 제거하는 2차 세정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판세정시스템.