KR20110108223A - 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템 - Google Patents

반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템 Download PDF

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KR20110108223A
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하루히코 고이즈미
šœ지 마츠모토
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수미도모 프리시젼 프로덕츠 캄파니 리미티드
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Abstract

고도의 세정 성능을 유지하면서, 세정수의 사용량을 대폭 삭감할 수 있는 절수형 기판 세정 시스템을 제공한다.
약액 처리 존(10)의 하류측에 복수의 세정 존(20, 30 및 40)을 기판 반송 방향을 따라서 배열한다. 최상류측의 세정 존(20)에 패들 처리용의 세정 기구(22)를 설치한다. 2단째 이후의 세정 존(30 및 40)에, 샤워 처리용의 세정 기구(31, 32 및 41, 42), 및 사용 후의 세정수를 회수하는 탱크(60 및 70)를 설치한다. 최하류측의 세정 존(40)에 있어서의 세정 기구(41, 42)가 미사용 순수로 이루어지는 세정수를 공급한다. 사용 후의 세정수를 상류측의 세정 존에 있어서의 세정 기구로 캐스케이드 방식으로 순차 송급한다. 최상류측의 세정 존(20)에서의 사용이 끝난 세정수를 폐기한다. 최상류측의 세정 존(20)에 기판 선단이 진입하기 전에 상기 세정 존(20)에 있어서의 세정 기구(22)로부터의 세정수의 토출을 개시하고, 상기 세정 존(20)으로부터 기판 후단이 빠져나온 후에도 소정 시간, 세정수의 토출을 계속함으로써, 세정 존(20)에서 사용되는 세정수의 오염도를 허용 한도 내로 또 그 한도 근방으로 유지한다.

Description

반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템{CLEANNING SYSTEM OF WATER SAVING TYPE IN CARRIER TYPE SUBSTRATE PROCESSING DEVICE}
본 발명은 액정 패널용 유리 기판의 각종 처리 등에 사용되는 기판 세정 장치, 더욱 상세하게는 평류(平流)식이라고 불리는 반송식 기판 처리 장치에 있어서, 에칭액, 박리액 등에 의한 약액 처리 후의 세정 처리에서 사용하는 세정수의 사용량을 종래보다 억제할 수 있는 절수형 세정 시스템에 관한 것이다.
액정 패널의 제조에서는 소재인 대면적의 유리 기판의 표면에 레지스트 도포, 현상, 에칭, 레지스트 박리의 각 처리가 반복하여 실시됨으로써, 기판 표면에 집적 회로가 형성된다. 각 처리 방식의 대표적인 것의 하나가 평류 방식이라고 불리는 기판 반송 방식의 기판 처리 장치이며, 기판을 수평 방향으로 반송하면서 그 표면에 각종 처리를 반복하여 행한다.
예를 들어, 평류식 에칭 처리에서는 수평 자세 또는 측방으로 경사진 자세로 수평 방향으로 반송되는 기판의 표면에 에칭 존에서 에칭액이 공급되고, 다음으로 린스 존에서 세정수에 의한 표면 세정이 행해진다. 평류식 에칭 처리에 있어서의 기판 세정 장치의 종래의 전형적인 장치 구성을 도 6에 의해 설명한다.
기판의 반송 방향으로 에칭 존(1), 제 1 린스 존(2A), 제 2 린스 존(2B), 파이널 린스 존(2C), 및 건조 존(3)이 순서대로 배열되어 있다. 각 존은 독립된 챔버에 의해 구성되고, 기판 반송을 위해 반송 방향으로 나란히 배열된 복수의 반송 롤러를 각각 장비한다. 에칭 존(1)의 출구 근방에는 기판의 표면에 부착되는 에칭액을 제거하기 위해서, 예를 들어 상하 1쌍의 에어 나이프(4, 4)가 기판 반송 라인을 사이에 두고 설치되어 있다. 제 1 린스 존(2A), 제 2 린스 존(2B), 및 파이널 린스 존(2C)에는 기판의 양면에 세정수를 토출 공급하는 상하 한 쌍의 샤워 시스템(5A, 5B 및 5C)이, 기판 반송 라인을 사이에 두고 각각 설치되어 있다. 건조 존(3)에는 기판의 양 표면에 부착되는 세정수를 제거하기 위해서, 상하 한 쌍의 에어 나이프(6, 6)가 기판 반송 라인을 사이에 두고 설치되어 있다.
세정수는 기판 반송 방향과는 반대로, 파이널 린스 존(2C), 제 2 린스 존(2B), 제 1 린스 존(2A)의 순서대로 캐스케이드(cascade) 방식으로 공급된다. 즉, 우선 미사용 순수로 이루어지는 세정수가 파이널 린스 존(2C)에 있어서의 샤워 시스템(5C, 5C)으로부터 토출되어, 기판의 양면을 세정한다. 사용 후의 세정수는 제 2 린스 존(2C)에 부설된 탱크(7C) 내에 회수된다. 탱크(7C) 내의 세정수는 파이널 린스 존(2B)에 있어서의 샤워 시스템(5B, 5B)으로부터 토출되고, 기판의 양면을 세정한다. 사용 후의 세정수는 제 2 린스 존(2B)에 부설된 탱크(7B) 내에 회수된다. 탱크(7B) 내의 세정수는 제 1 린스 존(2A)에 있어서의 샤워 시스템(5A, 5A)으로부터 토출되고, 기판의 양면을 세정한다. 세정에 사용된 후의 세정수는 폐기된다.
이로써, 세정수의 청정도가 제 1 린스 존(2A), 제 2 린스 존(2B), 파이널 린스 존(2C)의 순서로 올라가고, 소량의 세정수로 효율적인 세정이 행해진다.
즉, 기판 반송 라인을 진행하는 기판은 에칭 존(1)에서 에칭 처리를 받고, 출구 근방의 에어 나이프(4)에 의해, 양면이 건조하지 않을 정도로 양면으로부터 에칭액을 제거한 후, 제 1 린스 존(2A)에서 청정도가 낮은(오염도가 높은) 세정수에 의해 양면을 예비 세정한다. 사용 후의 세정수는 폐기된다. 다음으로 제 2 린스 존(2B)에 있어서, 청정도가 높은(오염도가 낮은) 세정수에 의해 양면을 본 세정하고, 맨마지막에 파이널 린스 존(2C)에서 미사용 순수로 이루어지는 세정수에 의해 양면을 마무리 세정한다. 하류측일수록 청정도가 높은 세정수가 사용되기 때문에, 세정수를 직렬적으로 사용하고, 그 사용량의 삭감을 도모함에도 불구하고, 높은 청정도를 기판에 부여할 수 있다.
우리나라와 같은 물이 풍부한 나라나, 지역에서 사용하는 한은 세정수를 캐스케이드 방식으로 사용하는 상기와 같은 기판 세정 장치라도 각별한 문제는 생기지 않는다. 그러나 나라, 지역에 따라서는 세정수의 사용량에 큰 제한이 가해지는 경우가 있으며, 이러한 경우는 상기 방식의 기판 세정 장치라도 세정수의 사용량이 과대하게 되어, 더욱 절수가 가능한 기판 세정 장치가 요구된다.
기판 세정 장치에 있어서의 절수에 관해서는 약액 처리 존과 샤워식 수세 존 사이에, 기판 표면에 세정수를 커튼 형상으로 공급하는 액막식 세정 수단과, 액막식 세정 수단의 하류측에 있어서 세정수를 액막형으로 하고 또 기판 반송 방향에 대하여 카운터 방향으로 경사시켜서 분출하여 기판 양면에 잔존하는 세정액을 치환하는 액 나이프에 의한 액 제거 수단을 내장한 기판 세정 장치가, 특허 문헌 1에 의해 제시되어 있다. 또한 특허 문헌 2에는 복수의 플랫형 스프레이 노즐을 기판 반송 방향에 직각인 수평 방향으로 나란히 배열하고, 각 스프레이 노즐을 둘레 방향으로 동일 각도씩 틀어 배치한 제 1 노즐 열과, 제 1 노즐 열의 하류측에 복수의 플랫형 스프레이 노즐을 각 스프레이 노즐로부터의 액막이 오버랩하도록 기판 반송 방향에 직각인 수평 방향으로 나란히 배열하여 커튼 형상의 액막을 형성하는 제 2 노즐 열과의 조합으로 이루어지는 기판 세정 장치가 개시되어 있다.
어느 기판 세정 장치에 있어서도 약액 처리를 끝낸 기판의 표면 위의 반송 방향의 일부분에 전폭에 걸쳐 세정수가 집중 공급되는 소위 패들(paddle) 방식으로 세정이 행해진다. 기판의 표면 위의 반송 방향의 일부분에 전폭에 걸쳐 공급된 세정수는 기판 위에 후막형으로 실려 측방으로 배출된다. 이러한 패들 세정은 기판 반송 방향의 좁은 범위를 일부분씩 세정하고, 약액을 세정수와 치환해 가므로, 샤워 세정과 비교하여 세정수의 사용량을 대폭 삭감할 수 있다. 그러나, 세정 효과를 고려한 경우, 그 절수량은 충분하다고는 말할 수 없는 것이 실정이다.
WO2005/053006A1 공보 일본 공개특허공보 2006-205086호
본 발명의 목적은 고도의 세정 성능을 유지하면서, 세정수의 사용량을 대폭 삭감할 수 있는 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명자들은 특허 문헌 1, 2에 기재된 바와 같은 효율적인 노즐 구성의 개발도 물론 필요하지만, 그 이상으로 기판 처리 장치에 있어서의 세정 시스템 전체를 총괄적이고 또 다각적으로 검토하는 것이 중요하다고 생각하여, 세정 효율, 세정수의 수질 관리의 양면에서 세정 시스템을 재검토하였다. 그 결과, 이하의 사실이 밝혀졌다.
약액에 의한 기판 처리 후의 세정 존은 세정성 향상을 위해 복수단이 필요하며, 세정수 절약을 위해서는 복수의 세정 존에 하류측으로부터 상류측으로 캐스케이드 방식으로 세정수를 공급하는 것이 불가결하다. 캐스케이드 급수에서는 최상류측의 세정 존에서 사용된 후의 세정수는 오염도가 높으므로, 전량 폐기하는 것이, 세정수의 오염도를 낮게 억제하는 데에 있어서 유효하다. 그 결과, 최하류측의 세정존으로 공급하는 세정수량과, 최상류측의 세정 존으로부터 배출되는 세정수량이 같게 되어, 결과적으로, 최상류측의 세정 존으로부터 배출되는 세정수의 양이, 세정수의 사용량을 지배하게 된다. 따라서, 최상류측의 세정 존에서의 세정수량을 절약하고, 세정수의 폐기량을 적게 하는 것이 긴요하게 되고, 이러한 관점으로부터, 최상류측의 세정 존에서의 세정 방식으로서는 패들 처리가 불가결해진다.
최상류측의 세정 존에 패들 처리를 채용한 경우, 기판 1장마다 세정수가 간헐 공급된다. 즉, 패들 처리 존의 바로 앞에 기판 선단이 도달한 시점에서 세정수의 토출이 개시되고, 기판 후단이 패들 처리 존을 완전히 통과한 후에 세정액의 토출이 정지된다. 이로써 기판의 반송 방향 전체 길이에 걸쳐 패들 처리가 행해진다. 패들 처리에서의 토출 노즐로부터의 단위 시간당의 토출량은 필요한 액 치환이 가능해지도록 설정되어 있다. 따라서, 기판 전체 길이가 통과하는 시간에 대하여, 불필요한 토출 시간을 극히 배제하는 것이 세정수의 절약으로 연결된다고 생각된다.
그러나, 최상류측의 패들 처리에서의 세정수 토출 시간을 짧게 하면, 패들 처리부에서의 총토출량이 감소하고, 세정수의 폐기량도 감소하기 때문에, 최하류측의 세정 존에서의 미사용 세정수의 공급량이 감소하고, 세정수의 오염도가 증대하고, 결과적으로 세정수의 사용량이 증가한다. 도 5는 캐스케이드 급수 방식 세정 시스템의 최상류측 존에서 사용하는 세정수의 오염도와 사용량의 관계를 도시한다. 요구되는 세정 품질은 같다. 그리고, 동 도면으로부터는 이하의 사실을 알 수 있다.
세정수의 오염도가 높아질수록 그 사용량이 증가하는 경향이 있다. 최상류측의 세정 존에서 사용하는 세정수의 오염도에 관해서는 요구되는 세정 품질이 같다고 하면, 세정 시스템에 고유한 허용 한도가 존재하고, 시스템 길이가 작을수록 허용 한도가 낮아진다. 즉, 오염도가 높아도 처리 회수를 늘리면 세정 품질은 확보되지만, 그만큼, 시스템 길이가 길어지는 것이다. 따라서, 시스템 길이를 작게 하기 위해서는 최상류측의 세정 존에서의 오염도의 저하가 불가결해진다.
이와 같이, 세정수를 하류측으로부터 상류측으로 직렬적으로 공급하는 캐스케이드 방식의 경우는 세정수의 오염도가 가장 높아지는 최상류측의 세정 존에서 사용되는 세정수의 수질 관리가 중요하게 되고, 그 중요도는 시스템 길이가 작을수록 증가한다. 따라서, 시스템 길이에 제한이 존재하는 상황하에 있어서는 최상류측의 세정 존에 있어서, 기판 길이로부터 결정되는 사용량보다도 많은 세정수를 사용 폐기할 수 있도록 시스템을 설계하고, 허용 한도가 확보되도록 의도적으로 사용량, 폐기량을 많이 늘리는 것이, 결과적으로 시스템 길이의 단축, 절수와 연결되게 된다.
본 발명의 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템은 이러한 지견을 기초로 하여 완성된 것이며, 약액 처리 존의 하류측에 기판 반송 방향을 따라서 배열된 복수의 세정 존과, 최상류측의 세정 존에 설치된 패들 처리용의 세정 기구와, 2단째 이후의 세정 존에 각각 설치된 샤워 처리용의 세정 기구 및 사용 후의 세정수를 회수하는 탱크와, 최하류측의 세정 존에 있어서의 세정 기구에 미사용 순수로 이루어지는 세정수를 공급하는 급수 계통과, 각 탱크 내의 세정수를 상류측의 세정 존에 있어서의 세정 기구에 순차 송급하는 캐스케이드 방식의 송수 계통과, 최상류측의 세정 존에서의 사용이 끝난 세정수를 배출하는 배수 계통을 구비하고, 최상류측의 세정 존에 기판 선단이 진입하는 시점보다 전에 상기 세정 존에 있어서의 세정 기구로부터의 세정수의 토출을 개시하고, 상기 세정 존으로부터 기판 후단이 빠져나온 시점보다 후에 상기 세정 존에 있어서의 세정 기구로부터의 세정수의 토출을 정지하는 동시에, 최상류측의 세정 존에 있어서의 세정 기구로부터 토출되는 세정수의 오염도를 허용 한도 내로 또 그 한도 근방으로 유지하는 데에 필요한 세정수의 토출 시간이 확보되도록, 상기 세정 존에 있어서의 세정 기구로부터의 세정수의 토출 개시 타이밍 및 토출 종료 타이밍이 설정되어 있는 것을 기술상의 특징점으로 한다.
본 발명의 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템에 있어서는 약액 처리 존에서 약액 처리를 끝낸 기판이 복수의 세정 존을 순서대로 통과한다. 최상류측의 세정 존에서는 기판 반송 방향으로 소정의 길이씩 패들 처리에 의한 세정이 행해지고, 그 이후의 세정 존에서는 샤워 처리가 행해진다. 세정수에 대해서는 최하류측의 세정 존에서는 미사용 순수가 사용되고, 그 사용 후의 세정수가 그 상류측의 세정 존에서 사용되고, 최후의 세정수가 최상류측의 세정 존에서 패들 처리에 사용된 후, 전량이 폐기된다. 이로써, 패들 처리에 사용된 후의 오염도가 높은 세정수의 영향이 제거된다. 또한, 기판의 표면은 상류측으로부터 하류측에 걸쳐서 순차 청정도가 높은 세정수가 사용되는 단계적 처리에 의해 효율적으로 청정화된다.
이에 더하여, 패들 처리가 행해지는 최상류측의 세정 존에서는 단지 기판의 선단으로부터 후단까지 전체 길이에 걸쳐 패들 처리가 행해질 뿐만 아니라, 상기 세정 존에 공급되는 세정수의 오염도가 허용 한도 내로 또 그 한도 근방으로 유지되도록, 세정수의 토출 시간이 설정되어 있다. 따라서, 오염도가 허용 한도 내인 세정수가 항상 공급되고, 패들 처리의 채용과 더불어 세정수의 사용량이 최소한으로 억제된다.
즉, 최상류측의 세정 존에서의 세정수의 폐기량을 적게 하면, 세정수의 사용량은 감소하지만, 세정수의 오염도가 올라간다. 반대로, 최상류측의 세정 존에서의 세정수의 폐기량을 많게 하면, 세정수의 사용량은 증가하지만, 세정수의 오염도는 저하된다. 본 발명의 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템에 있어서는 최상류측의 세정 존에 공급되는 세정수의 오염도가 허용 한도 내로 또 그 한도 근방으로 유지되도록, 세정수의 토출 시간이 설정되어 있으므로, 세정 품질을 유지하면서 세정수의 사용량이 최소한으로 절감되는 것이다.
최상류측의 세정 존에 있어서의 세정수의 토출 시간 조정은 기판 선단이 상기 세정 존에 진입하는 시점까지의 토출 시간을 조정하는 방법, 기판 후단이 상기 세정 존이 빠져나온 시점으로부터 후의 토출 시간을 조정하는 방법의 어느 것이라도 좋고, 양쪽 모두라도 좋지만, 실제로 조업상은 기판 후단이 상기 세정 존이 빠져나온 시점으로부터 후로도 토출을 계속하고, 이 토출 연장 시간의 조정에 의해, 최상류측의 세정 존에 있어서의 세정 기구로부터 토출되는 세정수의 오염도를 원하는 값으로 관리하는 것이 수법적으로 용이하며 바람직하다.
또한, 최상류측의 세정 존에서 사용되는 세정수의 오염도의 관리 목표값에 대해서는 허용 한도에 일치시키는 것이 가장 바람직하지만, 현실적으로는 곤란하므로, 허용 한도 근방으로 관리하게 되고, 구체적으로는 오염도의 허용 한도를 X로 하고, X 이하 0.9X 이상의 범위 내로 관리하는 것이 바람직하며, X 이하 0.95X 이상의 범위 내로 관리하는 것이 더욱 바람직하다. 관리값을 지나치게 낮게 하면, 기판이 과세정으로 되어 세정수의 사용량이 증가한다. 덧붙이면, 세정수의 오염도(수질)는 도전율, 비저항, pH값 등에 의해 검출 가능하다. 오염이 없는 순수의 도전율은 낮고(비저항은 높고), 오염이 진행됨에 따라서 도전율은 올라간다(비저항은 저하된다).
이상은 발명의 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템에 있어서의 주된 절수 대책이지만, 본 발명의 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템에 있어서는 그 절수 대책에 하기의 처리 효율 향상 대책을 추가로 더함으로써, 절수형 세정 시스템의 더욱 소형화도 가능해진다.
그 대책이란 2단째의 세정 존 내의 샤워 처리용의 세정 기구보다 하류측에, 최상류측의 세정 존에 구비된 패들 처리용의 세정 기구보다도 높은 압력으로 세정수를 토출하는 다른 패들 처리용의 세정 기구를 부설한다는 2단 패들 처리이다. 그리고, 이 2단 패들 처리에 있어서는 세정수의 토출 압력의 차와 기판 반송 속도의 차가 중요하게 된다.
2단 패들 처리에 있어서의 세정수의 토출 압력에 대해서는 최상류측의 세정 존에 있어서의 패들 처리용의 세정 기구에서의 세정수의 토출 압력이 0.08 내지 0.1MPa 정도의 저압을 적합하게 하는 것에 대하여, 2단째의 세정 존에 부설된 패들 처리용의 세정 기구로부터의 세정수의 토출 압력은 0.3 내지 0.4MPa 정도의 중압이 바람직하다. 왜냐하면, 중압 패들 처리에 의하면, 세정수가 타격력을 수반하여 기판에 충돌함으로써, 샤워 처리용의 세정 기구에 필적하는 높은 액 치환 효율이 얻어지고, 샤워 처리용의 세정 기구와의 대체에 의해, 세정 장치의 전체 길이 단축이 가능해지기 때문이다. 여기에서의 토출 압력이 지나치게 높은 경우는 패들 처리에서 필요 이상의 세정수가 소비되어, 다른 처리에서 세정수가 부족할 위험성이 생기고, 기판에 대미지를 줄 위험성도 생긴다.
패들 2단 처리에 있어서의 기판 반송 속도에 대해서는 2단째의 세정 존에 부설된 패들 처리용의 세정 기구 아래를 통과하는 기판 속도가, 최상류측의 세정 존에 설치된 패들 처리용의 세정 기구 아래를 통과하는 기판 속도보다 작은 것이 바람직하다. 즉, 1단째의 패들 처리를 저압 토출·고속 반송으로 하고, 2단째의 패들 처리를 중압 토출·저속 반송으로 한 2단 패들 처리가 바람직하다. 왜냐하면, 2단째의 패들 처리에서 많은 세정수량을 확보하여 샤워 처리에 필적하는 세정력, 또는 그 이상의 세정력을 얻기 위해서이다.
구체적인 기판 반송 속도에 대해서는 세정 존의 하류측에 설치되는 건조 존 내의 에어 나이프에 의한 건조 처리에서의 기판 반송 속도에 맞추는 것이, 속도 제어가 간소화되어 바람직하다. 덧붙이자면, 건조 존 내의 에어 나이프에 의한 처리에서의 기판 반송 속도는 150mm/s 이하이다. 이 반송 속도는 1단째의 패들 처리에서의 기판 반송 속도의 0.25 내지 0.5배가 되고, 세정성 면에서도 상황이 좋다.
2단째의 세정 존에서 패들 처리를 행함에 따라서, 상기 존에 공급되는 세정수를 패들 처리용의 세정 기구와 샤워 처리용의 세정 기구로 분배할 필요가 있지만, 그 분배 비는 상기 세정 존 전체로의 세정수의 공급량을 1로 하고, 패들 처리용의 세정 기구에 분배하는 비율을 0.5 내지 0.8로 하는 것이 좋다. 즉, 저압 고속 패들 처리와 중압 저속 패들 처리의 조합에 의하면, 2단째의 세정 존에서는 중압 패들 처리가 주체로 되고, 패들 처리용의 세정 기구의 상류측에 형성되는 샤워 처리 영역은 기판 속도 조정 영역으로 되고, 샤워 처리용의 세정 기구는 기판 건조 방지용으로 되고, 모두 세정 처리와는 직접적인 관계를 갖지 않는 부차적 기능이다.
그리고, 저압 고속 패들 처리와 중압 저속 패들 처리의 조합에 의하면, 2단째의 세정 존보다 하류측은 최종 세정 존(파이널 린스 존)으로 되고, 세정 시스템의 전체 길이 억제가 실현된다.
최상류측의 세정 존 및 2단째의 세정 존에 있어서의 패들 처리용의 세정 기구로서는 세정수를 삼각형의 막형(膜狀)으로 토출하여 기판 표면에 직선형으로 분사하는 플랫형의 스프레이 노즐이 기판 반송 라인에 직각인 라인 횡폭 방향으로 배열되고, 각 스프레이 노즐의 직선형 스프레이 패턴이 라인 횡폭 방향에 대하여 동일 방향으로 소정 각도로 경사지는 제 1 노즐 열과, 제 1 노즐 열의 하류측에 있어서 상기 플랫형의 스프레이 노즐이 라인 횡폭 방향으로 배열되고, 각 스프레이 노즐로부터의 액막이 소정의 오버랩을 수반하여 상기 횡폭 방향으로 연속하여 횡폭 방향의 전역에 걸치는 커튼 형상의 액막을 형성하는 제 2 노즐 열과의 조합이, 액 치환 효율 면에서 바람직하다.
2단째의 세정 존에서 사용된 후의 세정수를 회수하는 탱크에 대해서는 상기 탱크 내의 세정수의 오염도를 검지하는 수질 센서를 내장하는 것이 바람직하다. 수질 센서는 세정 존의 오염도를 검출할 수 있는 것이면 좋고, 도전율 측정기, 비저항계, pH계 등을 사용할 수 있다.
최상류측의 세정 존에 있어서의 패들 처리용의 세정 기구 등에서 불량이 생긴 경우, 최상류측의 세정 존에서의 세정이 부족하고, 최상류로부터 2단째의 세정 존에서 사용된 후의 세정수의 오염도가 올라간다. 이것을 상기 수질 센서에서 검지함으로써, 최상류측의 세정 존에 있어서의 패들 처리용의 세정 기구 등의 불량이 즉석으로 검지되므로, 세정 불량품의 발생을 가급적으로 억제할 수 있다. 패들 처리용의 세정 기구가, 상기한 2개의 노즐 열로 이루어지는 경우에 상기 수질 모니터는 특히 유효하다. 왜냐하면, 상기한 2개의 노즐 열로 이루어지는 경우, 다수개의 스프레이 노즐이 사용되고, 그 개수에 따라서 불량 빈도가 높아지기 때문이다.
본 발명의 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템은 기판 반송 방향으로 배열된 복수의 세정 존에, 세정수를 기판 반송 방향과는 반대로 하류측으로부터 상류측으로 캐스케이드 송급하고, 최상류측의 세정 존에서 패들 처리를 행하는 동시에, 패들 처리에 사용한 후의 세정수를 전량 폐기하고, 또 상기 세정 존에서의 세정수의 토출 시간이, 상기 세정수의 오염도가 허용 한도 내로 또 그 한도 근방으로 유지되도록, 패들 처리에서의 세정수의 토출 타이밍을 설정하였으므로, 시스템 길이가 작은 경우에도 필요한 세정 능력을 유지하면서, 세정수의 사용량을 대폭으로 절감할 수 있다. 또한, 세정 능력의 요구치의 변경에 광범위하게 대응할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태를 나타내는 절수형 세정 시스템의 구성도.
도 2는 동절수형 세정 시스템에 있어서의 패들 처리용 세정 기구의 측면도.
도 3은 동패들 처리용 세정 기구의 정면도.
도 4는 동패들 처리용 세정 기구에 의한 스프레이 존을 도시하는 평면도.
도 5는 세정수의 오염도와 사용량의 관계를 나타내는 그래프.
도 6은 종래의 전형적인 기판 세정 시스템의 구성도.
이하에 본 발명의 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
본 실시형태의 절수형 세정 시스템은 도 1에 도시하는 바와 같이, 액정 패널용 유리 기판의 제조에 사용되는 평류식 에칭 장치에 사용되고, 상기 에칭 장치에 있어서의 약액 처리 존(10)의 하류측에 설치된 복수의 세정 존(20, 30 및 40) 및 건조 존(50)과, 세정 존(30, 40)에 각각 조합된 탱크(60, 70)를 구비한다. 각 존은 직사각형의 챔버 내에 형성되어 있고, 각 챔버 내에는 에칭 처리해야 할 유리 기판(80)을 수평 자세로 수평 방향으로 반송하기 위해서 기판 반송 방향으로 배열된 다수의 기판 반송 롤러(90)를 구비한다.
약액 처리 존(10)은 기판 반송 라인을 진행하는 유리 기판(80)의 표면에 약액을 공급하기 위해서, 도시하지 않는 약액 공급 기구를 챔버 내의 기판 반송 라인 상방에 장비한다. 약액 처리 존(10)의 출구 근방은 액 제거 존(11)이다. 액 제거 존(11)에는 유리 기판(80)의 표면 및 이면에 부착되는 약액을 제거하기 위해서, 기판 반송 라인을 사이에 둔 상하의 에어 나이프용 슬릿 노즐(12,13)을 구비한다.
기판 세정 장치를 구성하는 복수의 세정 존(20, 30 및 40)은 여기에서는 패들 처리 존(20), 제 1 샤워 존(30), 및 제 2 샤워 존(40)으로 이루어진다. 최상류측에 위치하는 패들 처리 존(20)은 챔버 내의 입구 근방에 기판 반송 라인 상방에 위치하여 배치된 워터(水) 나이프용의 슬릿 노즐(21)과, 슬릿 노즐(21)의 하류측에 위치하여 기판 반송 라인 상방에 설치된 패들 처리 형식의 세정 기구(22)와, 기판 반송 라인을 사이에 두고 세정 기구(22)의 하측에 설치된 액막 방식의 세정 기구(23)를 구비한다. 워터 나이프용의 슬릿 노즐(21)은 유리 기판(80)의 표면에 있어서의 에칭 처리를 정지시키기 위해서, 입구 근방에서 세정수를 액 나이프 형상으로 하여 유리 기판(80)의 전폭에 걸쳐 분사한다.
패들 처리 형식의 세정 기구(22)는 도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 기판 반송 라인 상방에 있어서 기판 반송 방향으로 소정의 틈을 두고 배치된 2개의 노즐 열(22A, 22B)에 의해 구성된다.
상류측에 위치하는 제 1 노즐 열(22A)은 유리 기판(80)의 반송 방향에 직각인 판 폭 방향으로 연장되는 헤더 관(24A)과, 헤더 관(24A)에 소정 간격으로 하향으로 설치된 다수의 스프레이 노즐(25A, 25A ··)을 구비한다. 스프레이 노즐(25A, 25A ··)은 세정액을 삼각형상의 박막으로 하여 토출하는 산(山)형 플랫 노즐이며, 유리 기판(80)의 표면에 있어서의 직선형 스프레이 패턴(26A)이 판 폭 방향에 대하여 소정 각도(θ1; 40 내지 80도가 바람직하고, 여기에서는 60도)로 경사지도록 둘레 방향으로 변위하여 배치되어 있다. 판 폭 방향에 있어서의 스프레이 노즐(25A, 25A ··)의 배열 피치(P1)는 인접하는 스프레이 노즐(25A, 25A) 사이에서 직선형 스프레이 패턴(26A)이 판 폭 방향에서 오버랩하여, 균일하게 타격을 주는 레이아웃이 실현되도록 설정되어 있다. 구체적으로는, 스프레이 노즐(25A, 25A ··)의 배열 피치(P1)는 직선형 스프레이 패턴(26A)의 판 폭 방향에 있어서의 길이(D1)의 1.0 내지 0.8배로 한다.
이들에 의해, 제 1 노즐 열(22A)은 유리 기판(80) 위의 소정 길이에 걸쳐 세정수를 공급함으로써, 그 유리 기판(80) 위에 패들을 형성하고, 또 유리 기판(80) 위의 세정수가 유리 기판(80)의 측방으로 배출되는 것을 촉진한다.
하류측에 위치하는 제 2 노즐 열(22B)은 유리 기판(80)의 반송 방향에 직각인 판 폭 방향으로 연장되는 헤더 관(24B)과, 헤더 관(24B)에 소정 간격으로 하향으로 설치된 다수의 스프레이 노즐(25B, 25B ··)을 구비한다. 스프레이 노즐(25B, 25B ··)은 세정액을 삼각형상의 박막으로 하여 토출하는 산(山)형 플랫 노즐이며, 유리 기판(80)의 표면에 있어서의 직선형 스프레이 패턴(26B)이 인접하는 노즐 간에서 간섭하는 것을 방지하기 위해서, 직선형 스프레이 패턴(26B)이 판 폭 방향에 대하여 약간의 각도 θ2(15도 이하가 바람직하고, 여기에서는 10도)로 경사지도록 둘레 방향으로 변위하여 배치되어 있다. 또한, 판 폭 방향에 있어서의 스프레이 노즐(25B, 25B ··)의 배열 피치(P2)는 스프레이 노즐(25A, 25A ··)의 배열 피치(P1)와 같고, 인접하는 스프레이 노즐(25B, 25B) 사이에서 직선형 스프레이 패턴(26B)이 판 폭 방향에서 오버랩하도록, 직선형 스프레이 패턴(26B)의 판 폭 방향에 있어서의 길이(D2)의 약 0.5배로 한다.
이들에 의해, 제 2 노즐 열(22B)은 판 폭 방향으로 연속하고 또 유리 기판(80)의 표면을 향하여 흘러내리는 커튼 형상의 세정액 막을 형성하고, 제 1 노즐 열(22A)이 유리 기판(80) 위로 공급하는 세정수에 대하여 둑(bank)을 형성한다.
기판 반송 라인을 사이에 두고 세정 기구(22)의 하측에 설치된 액막 방식의 세정 기구(23)는 세정 기구(22)에 있어서의 제 2 노즐 열(22B)과 방향이 반대인 것을 제외하고, 실질적으로 동일한 구성의 이면 노즐 열이며, 판 폭 방향으로 나란히 배열되는 다수의 스프레이 노즐로부터 세정수를 토출함으로써, 유리 기판(80)의 이면에 커튼 형상의 세정수막을 충돌시킨다. 세정 기구(23)에 있어서의 각 노즐로부터의 세정수의 토출 압력은 세정 기구(22)와 같다.
또한, 본 실시형태의 절수형 세정 시스템에 있어서 중요한 구성인 패들 처리 존(20) 내의 세정 기구(21, 22, 23)로부터의 세정수의 토출 개시 타이밍, 토출 정지 타이밍에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.
패들 처리 존(20)의 하류측에 배치된 제 1 샤워 존(30)은 기판 반송 라인을 사이에 두고 설치된 상하 한 쌍의 샤워 시스템(31, 32)과, 그 하류측에 배치된 패들 처리 형식의 세정 기구(33)와, 기판 반송 라인을 사이에 두고 세정 기구(33)의 하측에 설치된 액막 방식의 세정 기구(34)를 구비한다.
샤워 시스템(31, 32)은 기판 반송 방향 및 이것과 직각인 횡폭 방향으로 매트릭스형으로 배치된 다수개의 콘형 스프레이 노즐을 갖고, 유리 기판(80)의 표면 및 이면에 세정수를 광범위하게 걸쳐서 산포(散布)한다. 패들 처리 형식의 세정 기구(33)는 패들 처리 존(20)에 설치된 세정 기구(22)와 실질적으로 같은 구성이며, 기판 반송 방향으로 소정의 틈을 두고 배치된 2개의 노즐 열(33A, 33A)로 구성된다. 세정 기구(22)와의 상이점은 노즐 열(33A, 33B)에 있어서의 각 노즐로부터의 세정수의 토출 압력이 세정 기구(22)보다 높은 것이며, 구체적으로는 0.3 내지 0.4MPa 정도이다. 이것은 세정 기구(22)의 노즐 열(22A, 22B)에 있어서의 각 노즐로부터의 세정수의 토출 압력(0.08 내지 0.1MPa 정도)의 약 4배이며, 소위 중압이다. 마찬가지로, 액막 방식의 세정 기구(34)는 패들 처리 존(20)에 설치된 세정 기구(23)와 실질적으로 같은 구성의 이면 노즐 열이다. 세정 기구(34)에 있어서의 각 노즐로부터의 세정수의 토출 압력은 세정 기구(33)와 같다.
제 1 샤워 존(30)에 내장된 탱크(60)는 제 1 샤워 존(30)의 샤워 시스템(31, 32), 및 세정 기구(33, 34)를 수용하는 챔버 내의 세정수를 회수한다. 탱크(60) 내의 세정수는 펌프(61)에 의해 가압되어 패들 처리 존(20) 내의 슬릿 노즐(21) 및 세정 기구(22, 23)에 공급된다. 슬릿 노즐(21) 및 세정 기구(22, 23)로의 세정수의 공급을 간헐 공급으로 하기 위해서, 각 공급관에는 제어 밸브(63, 64)가 각각 개재되는 동시에, 제어 밸브(65)가 개재된 되돌아감 관(66)이, 펌프(61)의 하류측으로부터 탱크(60) 내에 걸쳐서 설치되어 있다.
또한, 이 탱크(60)에는 상기 탱크 내의 세정수의 수질(오염도)을 검지하는 수질 센서(62)로서의 도전율 측정기가 부설되어 있다. 슬릿 노즐(21) 및 세정 기구(22, 23)로부터 토출된 세정수는 배수관(27)으로부터 전량 배출된다.
제 1 샤워 존(30)의 하류측에 배치된 제 2 샤워 존(40)은 소위 파이널 린스 존이며, 제 1 샤워 존(30)과 마찬가지로, 기판 반송 라인을 사이에 두고 설치된 상하 한 쌍의 샤워 시스템(41, 42)을 장비한다.
제 2 샤워 존(40)에 내장된 탱크(70)는 샤워 시스템(41, 42)을 수용하는 챔버 내의 세정수를 회수한다. 탱크(70) 내의 세정수는 펌프(71)에 의해 가압되어 제 1 샤워 존(30) 내의 샤워 시스템(31, 32)에 공급된다. 또한, 다른 펌프(72)에 의해 가압되어 제 1 샤워 존(30) 내의 세정 기구(33, 34)에 공급된다. 펌프(72)에 의한 공급압이, 펌프(71)에 의한 공급압보다 높아지는 것은 상술한 바와 같다. 후자의 공급관에는 세정 기구(33, 34)로의 세정수의 공급을 간헐 공급으로 하기 위해서 제어 밸브(73)가 개재되는 동시에, 제어 밸브(74)가 개재된 되돌아감 관이, 펌프(72)의 하류측으로부터 탱크(70) 내에 걸쳐서 설치되어 있다.
한편, 제 2 샤워 존(40)에 있어서의 샤워 시스템(41, 42)에는 미사용 순수로 이루어지는 세정수가 도시하지 않는 펌프에 의해 가압되고, 급수관(43)을 통하여 공급된다.
제 2 샤워 존(40)의 하류측에 배치된 건조 존(50)은 기판 반송 라인을 사이에 둔 상하 한 쌍의 에어 나이프용 슬릿 노즐(51, 52)을 장비하고, 파이널 린스 존인 제 2 샤워 존(40)을 통과한 유리 기판(80)의 표면 및 이면으로부터 세정수를 제거한다.
다음에, 본 실시형태의 절수형 세정 시스템의 동작에 대해서 설명한다.
상기 절수형 세정 시스템이 사용되어 있는 평류식 에칭 장치에 있어서는 처리 동작 중, 약액 처리 존(10)에 소정의 시간 간격으로 처리해야 할 유리 기판(80)이 반입된다. 약액 처리 존(10)에 반입된 유리 기판(80)은 약액 처리 존(10)을 진행하고, 이 사이에 소정의 에칭액에 의한 처리를 받는다. 에칭액에 의한 처리를 끝낸 유리 기판(80)은 약액 처리 존(10)의 출구 근방에 설치된 액 제거 존(11)에 있어서, 상하의 슬릿 노즐(12, 13)로부터 토출되는 에어 나이프에 의해, 표면 및 이면에 부착되는 약액을 각 면이 건조하지 않을 정도로 제거된 후, 상기 절수형 세정 시스템에 진입하고, 세정 처리를 받는다.
이하에, 상기 절수형 세정 시스템에 있어서의 세정 동작을 설명한다. 이 세정 동작은 세정수의 공급 조작과 기판 반송 조작이 조합된 것이다.
세정수에 관해서는 처리 동작 중, 제 2 샤워 존(40) 내의 샤워 시스템(41, 42) 사이를 기판(80)이 통과할 때, 샤워 시스템(41, 42)으로부터 미사용 순수가 세정수로서 토출된다. 토출되어 기판(80)의 세정 처리에 사용된 세정수는 전량 탱크(70)에 회수된다. 제 1 샤워 존(30)에 있어서는 처리 동작 중, 펌프(71, 72)가 작동하고, 샤워 시스템(31, 32)으로부터 세정수가 계속 토출된다. 한편, 세정 기구(33, 34)에 있어서는 이 사이를 기판(80)이 통과할 때에 제어 밸브(73)가 개방으로 되고, 제어 밸브(74)가 폐쇄로 되고, 그 이외일 때는 제어 밸브(73)가 폐쇄로 되고, 제어 밸브(74)가 개방으로 됨으로써, 세정 기구(33, 34) 사이를 기판(80)이 통과할 때에만 이들로부터 세정수가 토출된다.
여기서 중요한 것은 펌프(72)의 토출 압력이 펌프(71)의 토출 압력보다 크고, 탱크(70)로부터 제 2 샤워 존(30)에 공급되는 세정수의 약 80%가 세정 기구(33, 34)로 보내지고, 나머지 약간의 세정수가 샤워 시스템(31, 32)으로부터 토출된다. 그리고, 세정 기구(33, 34)로 보내진 세정수 중 2/3가 세정 기구(33)로부터, 1/3이 세정 기구(34)로부터 각각 토출된다. 그 결과, 패들 처리용의 세정 기구(33)로부터는 제 2 샤워 존(30)으로 공급되는 세정수의 50%가 토출된다.
샤워 시스템(31, 32) 및 세정 기구(33, 34)로부터 토출된 세정수는 탱크(60) 내에 회수된다. 탱크(60) 내의 세정수는 유리 기판(80)의 통과 타이밍에 따른 제어 밸브(63, 64, 65)의 조작에 의해, 패들 처리 존(20)에 있어서의 슬릿 노즐(21) 및 세정 기구(22, 23)로부터 간헐적으로 토출된다. 제어 밸브(63, 64, 65)의 조작의 상세한 것은 후술한다.
한편, 유리 기판(80)의 반송에 관해서는 약액 처리 존(10)을 진출한 유리 기판(80)이 패들 처리 존(20)을 250 내지 300mm/s와 같은 고속으로 통과하고, 제 1 샤워 존(30) 내의 샤워 시스템(31, 32) 사이에서 감속한다. 그리고, 예를 들면 100mm/s 정도의 저속으로 세정 기구(33, 34) 사이를 통과하고, 그대로의 속도로 제 2 샤워 존(40)에 진입하고, 샤워 시스템(41, 41) 사이를 통과한다.
이들의 조합의 결과, 유리 기판(80)은 다음과 같은 세정 처리를 받게 된다.
유리 기판(80)의 선단이 약액 처리 존(10)의 출구 근방에 설치된 액 제거 존(11)에 진입한 시점에서 제어 밸브(65)가 개방으로부터 폐쇄로 바뀌고, 제어 밸브(63, 64)가 폐쇄로부터 개방으로 바뀐다. 이로써, 패들 처리 존(20)에 있어서의 슬릿 노즐(21) 및 세정 기구(22, 23)로부터 세정수가 토출되기 시작한다. 이 상태로 유리 기판(80)이 패들 처리 존(20)에 진입하여 통과한다. 이로써, 유리 기판(80)의 표면에 슬릿 노즐(21)로부터의 박막 형상의 세정수가 충돌하여, 유리 기판(80)의 표면에서의 에칭 반응이 완전히 정지한다. 계속하여, 세정 기구(22)에 의한 패들 처리에 의해 유리 기판(80)의 표면이 효율적으로 세정된다.
구체적으로는, 우선 제 1 노즐 열(22A) 아래를 통과할 때, 다수개의 플랫형 스프레이 노즐(25A, 25A ··)로부터 토출되는 세정액이, 유리 기판(80)의 표면의 반송 방향 일부로 공급된다. 이 때, 하류측에 있어서는 제 2 노즐 열(22B)에 있어서의 다수개의 플랫형 스프레이 노즐(25B, 25B ··)로부터 토출되는 세정액에 의해, 판 폭 방향으로 연속하는 커튼 형상의 액막이 형성된다. 따라서, 플랫형 스프레이 노즐(25A, 25A ··)로부터 유리 기판(80)의 표면 위에 공급되는 세정액이 막히고, 유리 기판(80)의 표면 위에 세정액이 고임으로써, 패들이 형성된다. 게다가, 플랫형 스프레이 노즐(25A, 25A ··)로부터 토출되는 세정액은 유리 기판(60)의 판 폭 방향에 대하여 40 내지 80도의 각도(여기서는 60도의 각도)로 경사져 있다. 따라서, 플랫형 스프레이 노즐(25A, 25A ··)로부터 토출되는 세정액이 기판 위의 패들에 강력한 교반을 발생시킨다. 동시에, 그 세정액이 유리 기판(80)의 표면 위로부터의 측방으로 매끄럽게 배출된다.
따라서, 패들 처리 형식의 세정 기구(22)에 있어서는 유리 기판(80)의 표면이 소량의 세정액에 의해 고효율로 수(水) 치환되고, 또 세정액에 의한 기계적인 세정도 행해진다. 또한, 유리 기판(80)의 이면에 대해서는 이면 노즐 열인 세정 기구(23)로부터 토출되는 세정수에 의해, 반송 방향의 일부분씩 세정되어 간다. 여기에서의 유리 기판(80)의 반송은 상술한 바와 같이, 예를 들면 250 내지 300mm/s와 같은 고속 반송이다.
유리 기판(80)의 후단이 패들 처리 존(20)을 빠져나온 후, 소정 시간 경과 후에 제어 밸브(65)가 폐쇄로부터 개방으로 바뀌고, 제어 밸브(63, 64)가 개방으로부터 폐쇄로 바뀐다. 이로써, 패들 처리 존(20)에서의 세정이 종료하는 동시에, 슬릿 노즐(21) 및 세정 기구(22, 23)로부터의 세정수의 토출이 정지한다. 슬릿 노즐(21) 및 세정 기구(22, 23)로부터 토출한 세정수는 전량, 배수관(27)으로부터 배출된다. 유리 기판(80)의 후단이 패들 처리 존(20)을 빠져나온 후에도 세정수의 토출을 계속하는 것은 나중에 상세하게 설명하지만, 패들 처리 존(20)으로부터의 세정수의 배출량을 늘리고, 제 2 샤워 존(40)으로의 미사용 순수로 이루어지는 세정수의 공급량을 늘리기 위해서이다.
패들 처리 존(20)을 통과한 유리 기판(80)은 연속하여 제 1 샤워 존(30)을 통과한다. 여기에서는 상하 한 쌍의 샤워 시스템(31, 32)으로부터 유리 기판(80)의 표면 및 이면에 세정수가 토출된다. 이 때, 유리 기판(80)의 반송 속도가, 샤워 시스템(31, 32)의 하류측에 배치된 패들 처리 형식의 세정 기구(33)에 의한 세정에 대비하여, 100mm/s 정도의 저속으로 감속된다. 그리고, 패들 처리 형식의 세정 기구(33)에서는 패들 처리 존(20)에 있어서의 패들 처리 형식의 세정 기구(22)와 같은 효율적인 패들 처리가 유리 기판(80)의 표면에 행해지는 동시에, 유리 기판(80)의 이면에 대해서는 기판 반송 라인을 사이에 두고 세정 기구(33)의 하측에 설치된 액막 방식의 세정 기구(34), 즉 이면 노즐 열에 의한 세정이 행해진다.
특히, 패들 처리 형식의 세정 기구(33)에 의한 표면 세정에서는 패들 처리 존(20)에 있어서의 패들 처리 형식의 세정 기구(22)에 의한 경우보다도 높은 중(中)정도의 압력으로 세정수가, 저속으로 반송되는 유리 기판(80)의 표면에 충돌한다. 이 중압·저속 패들 처리는 샤워 세정 1단분에 상당하는 세정 능력을 나타내므로, 샤워 세정을 1단분 생략할 수 있어, 세정 시스템 길이의 단축을 가능하게 한다. 제 1 샤워 존(30)에 있어서의 샤워 시스템(31, 32)은 상술한 바와 같이, 세정수의 토출량도 적고, 유리 기판(80)의 반송 속도의 조정 존 및 유리 기판(80)의 건조 방지 존으로서의 기능을 하는 정도이며, 실질적인 세정은 패들 처리 존(20)에 있어서의 패들 처리용의 세정 기구(22)와, 제 1 세정 존에 있어서의 패들 처리용의 세정 기구(33)가 행한다.
제 1 샤워 존(30)을 통과한 유리 기판(80)은 계속하여 파이널 린스 존인 제 2 샤워 존(40)을 통과한다. 여기에서는 급수관(43)으로부터 공급되는 미사용 순수로 이루어지는 세정수가 사용됨으로써, 유리 기판(80)의 청정도가 소정 레벨에 달하고, 세정이 완료된다. 세정을 끝낸 유리 기판(80)은 제 2 샤워 존(40)에 이어지는 건조 존(50)을 통과하고, 그 사이에 슬릿 노즐(51, 52)로부터의 에어 나이프에 의해 표면 및 이면에 부착되는 세정수가 제거된다.
이러한 세정 시스템에 있어서는 최상류의 패들 처리 존(20)에서 세정수의 청정도가 가장 저하하므로, 그 청정도의 유지 관리가 중요하게 된다. 즉, 최하류의 제 2 샤워 존(40)에서 아무리 청정도가 높은 세정수를 사용하여도, 최상류의 패들 처리 존(20)에서 사용하는 세정수의 청정도가 허용 한도 범위 미만이 되면, 세정 처리 후의 유리 기판(80)의 청정도가 허용 한도를 밑도는 것이다. 따라서, 최상류의 패들 처리 존(20)에서의 세정수의 사용량을, 유리 기판(80)의 사이즈로부터 결정할 뿐만 아니라, 그 세정수의 세정도를 확보하는 것도 고려하여 결정할 필요가 있다.
즉, 패들 처리 존(20)에 있어서의 패들 세정 처리용의 세정 기구(22)에 있어서 토출량(토출 압력이나 토출 개수)을 제어하는 것은 기술적으로 어렵다. 또한, 가령, 그 토출량을 제어한 경우는 그 영향이 세정 장치 전체의 조건 설정에 미친다. 따라서, 본 실시형태의 절수형 세정 시스템에서는 패들 처리 존(20)에서의 세정수의 토출 시간으로 세정수의 청정도를 관리한다. 즉, 도 5에 도시하는 바와 같이, 패들 처리 존(20)에서의 세정수의 토출 시간을 길게 하면, 여기에서의 세정수의 사용량이 증가하고, 제 2 샤워 존(40)으로의 세정수의 공급량이 증가한다. 그 결과, 패들 처리 존(20)에서의 세정수의 청정도가 올라간다. 따라서, 패들 처리 존(20), 특히 패들 세정 처리용의 세정 기구(22) 아래를 유리 기판(80)의 선단으로부터 후단까지가 통과하는 동안, 패들 처리 존(20)에서 세정수를 토출시킬 뿐만 아니라, 패들 처리 존(20)에서 사용하는 세정수의 오염도가 허용 한도 범위 내에 들어가도록 패들 처리 존(20)에서의 세정수의 토출 시간을 설정한다.
더욱 구체적으로는, 세정수의 오염도를 필요 이상으로 낮추면, 세정수의 폐기량이 과잉으로 증가하므로, 오염도가 허용 한도 내로 또 그 허용 한도 근방으로 유지되도록, 세정수의 토출 정지 타이밍을 변경한다. 세정수의 토출 개시 타이밍은 패들 처리 존(20)에서의 세정수의 안정된 토출에 영향을 주고, 변경이 간단하지 않으므로, 토출 정지 타이밍의 변경으로 토출 시간을 조정하는 것이 바람직하다.
이들의 결과, 도 6에 도시한 종래의 기판 세정 장치와 비교하여, 세정수의 폐기량을 반감시킬 수 있었다. 구체예를 제시하면 이하와 같다.
유리 기판이 G8 사이즈(2200mm×2500mm×0.7mm)의 알루미늄 에칭의 경우에 세정수의 사용량이 140L/매(枚)로부터 90L/매로 감소하였다. 택트 타임은 45s/매이다. 패들 처리 존(20)에 있어서의 유리 기판의 반송 속도는 250mm/s이고, 슬릿 노즐(21)로부터의 토출량은 100L/min이고, 패들 처리 형식의 세정 기구(22)로부터의 토출량은 100L/min이고, 액막 방식의 세정 기구(23)로부터의 토출량은 25L/min이었다.
패들 처리 존(20)에 있어서의 세정수의 토출 정지 타이밍은 유리 기판(80)의 후단이 패들 처리 존(20)을 빠져나온 시점으로부터 6s 후로 하였다. 이로써, 패들 처리 존(20)으로 공급하는 세정수의 오염도(도전율)가, 허용 한도인 3000μS(지멘스)로부터 2850μS까지의 사이로 관리되었다.
한편, 제 1 샤워 존(30)에 있어서의 샤워 시스템(31, 32)으로부터의 토출량은 33L/min로 하고, 패들 처리 형식의 세정 기구(33)로부터의 토출량은 87L/min로 하고, 액막 방식의 세정 기구(34)로부터의 토출량은 43.5L/min로 하였다. 세정 기구(33)로부터의 토출량의 비율은 53%이다. 제 2 샤워 존(40)에 있어서의 샤워 시스템(41, 42)으로부터의 토출량은 폐기량과 같은 90L/매이다. 제 1 샤워 존(30) 내의 세정 기구(33, 34) 사이에서, 그 하류측에 걸친 유리 기판의 반송 속도는 80mm/s로 하였다.
도 6에 도시한 종래의 기판 세정 장치에 있어서의 3개의 린스 존의 합계 길이는 9m인 것에 대하여, 패들 처리 존(20), 제 1 샤워 존(30) 및 제 2 샤워 처리 존(40)의 합계 길이는 6m이었다.
패들 처리 존(20)에 있어서의 세정수의 토출 정지 타이밍을 더욱 느리게 한 경우, 구체적으로는, 유리 기판(80)의 후단이 패들 처리 존(20)을 빠져나온 시점으로부터 10s 후로 한 경우는 세정수의 사용량이 90L/매로부터 105L/매로 증가하였다.
반대로, 패들 처리 존(20)에 있어서의 세정수의 토출 정지 타이밍을 유리 기판(80)의 후단이 상기 존을 빠져나온 시점으로 한 경우는 패들 처리 존(20)으로 공급하는 세정수의 오염도(도전율)가 허용 한도를 넘었다. 패들 처리 존(20)에 공급하는 세정수의 오염도(도전율)를 허용 한도 내로 넣기 위해서는 샤워 방식의 세정 존이 1단 여분으로 필요하게 되어, 시스템 길이가 6m로부터 9m로 증가하였다.
유리 기판이 G5 사이즈(1100mm×1300m×0.7mm)의 ITO 에칭의 경우는 세정수의 사용량이 120L/매로부터 70L/매로 감소하였다. 택트 타임은 45s/매이다. 패들 처리 존(20)에 있어서의 유리 기판의 반송 속도는 250mm/s이고, 슬릿 노즐(21)로부터의 토출량은 60L/min이고, 패들 처리 형식의 세정 기구(22)로부터의 토출량은 80L/min이고, 액막 방식의 세정 기구(23)로부터의 토출량은 20L/min이었다.
패들 처리 존(20)에 있어서의 세정수의 토출 정지 타이밍은 유리 기판(80)의 후단이 패들 처리 존(20)을 빠져나온 시점으로부터 6s 후로 하였다. 이로써, 패들 처리 존(20)으로 공급하는 세정수의 오염도(도전율)가, 허용 한도인 1μS로부터 0.95μS까지의 사이로 관리되었다.
한편, 제 1 샤워 존(30)에 있어서의 샤워 시스템(31, 32)으로부터의 토출량은 15L/min로 하고, 패들 처리 형식의 세정 기구(33)로부터의 토출량은 51L/min로 하고, 액막 방식의 세정 기구(34)로부터의 토출량은 26L/min로 하였다. 세정 기구(33)로부터의 토출량의 비율은 55%이다. 제 2 샤워 존(40)에 있어서의 샤워 시스템(41, 42)으로부터의 토출량은 폐기량과 같은 70L/매이다. 제 1 샤워 존(30) 내의 세정 기구(33, 34) 사이에서, 그 하류측에 걸친 유리 기판의 반송 속도는 50mm/s로 하였다.
도 6에 도시한 종래의 기판 세정 장치에 있어서의 3개의 린스 존의 합계 길이는 5m인 것에 대하여, 패들 처리 존(20), 제 1 샤워 존(30) 및 제 2 샤워 처리 존(40)의 합계 길이는 3.3m이었다.
패들 처리 존(20)에 있어서의 세정수의 토출 정지 타이밍을 더욱 느리게 한 경우, 구체적으로는, 유리 기판(80)의 후단이 패들 처리 존(20)을 빠져나온 시점으로부터 10s 후로 한 경우는 세정수의 사용량이 70L/매로부터 80L/매로 증가하였다.
반대로, 패들 처리 존(20)에 있어서의 세정수의 토출 정지 타이밍을 유리 기판(80)의 후단이 상기 존을 빠져나온 시점으로 한 경우는 패들 처리 존(20)에 공급하는 세정수의 오염도(도전율)가 허용 한도를 초과하였다. 패들 처리 존(20)에 공급하는 세정수의 오염도(도전율)를 허용 한도 내로 넣기 위해서는 샤워 방식의 세정 존이 1단 여분으로 필요하게 되어, 시스템 길이가 3.3m로부터 5m로 증가하였다.
본 실시형태의 절수형 세정 시스템에서는 또한, 탱크(60)에 부설한 수질 센서(62)에서, 패들 처리 존(20)으로 공급하는 세정수의 도전율을 항상 감시하고 있다. 탱크(60) 내의 세정수는 제 1 샤워 존(30)에서의 샤워 세정에 사용된 후의 세정수이며, 그 세정수의 도전율이 급격하게 상승하고, 세정수의 오염도가 급격하게 올라간다는 것은 상류측의 패들 처리 존(20)에서의 처리가 불충분하였다는 것을 의미한다. 구체적으로는, 기판 반송 라인의 횡폭 방향으로 배열된 다수개의 스프레이 노즐의 일부가 고장난 경우 등이다. 이 상태로 세정을 하면, 세정 후의 유리 기판(60)의 청정도가 부족하다. 그래서, 수질 센서(62)에서 수질 악화가 검지되었을 때는 즉시 세정 장치로의 유리 기판(60)의 공급을 정지하고, 세정 장치의 운전을 정지한다. 이로써 불량품의 발생을 최소한으로 억제할 수 있다.
10: 약액 처리 존 11: 액 제거 존
12, 13: 에어 나이프용 슬릿 노즐 20: 패들 세정 존
21: 워터 나이프용 슬릿 노즐 22: 패들 처리 형식의 세정 기구
22A: 제 1 노즐 열 22B: 제 2 노즐 열
23: 액막 방식의 세정 기구 24A, 24B: 헤더 관
(이면 세정 노즐 열)
25A, 25B: 스프레이 노즐 26A, 26B: 직선형 스프레이 패턴
(산형 플랫 노즐)
27: 배수관 30: 제 1 샤워 존
31, 32: 샤워 시스템 33: 패들 형식의 세정 기구
33A, 33B: 노즐 열 34: 액막 방식의 세정 기구
(이면 세정 노즐 열)
40: 제 2 샤워 존 41, 42: 샤워 시스템
43: 급수관(신액 공급 배관) 50: 건조 존
51, 52: 슬릿 노즐 60, 70: 탱크
61, 71, 72: 펌프 63, 64, 65, 73, 74: 제어 밸브
80: 유리 기판 90: 기판 반송 롤러

Claims (11)

  1. 반송식 기판 처리 장치에 장비되어 약액 처리 후의 기판을 세정수에 의해 세정 처리하는 세정 시스템으로서,
    약액 처리 존의 하류측에 기판 반송 방향을 따라서 배열된 복수의 세정 존과, 최상류측의 세정 존에 설치된 패들 처리용의 세정 기구와, 2단째 이후의 세정 존에 각각 설치된 샤워 처리용의 세정 기구 및 사용 후의 세정수를 회수하는 탱크와, 최하류측의 세정 존에 있어서의 세정 기구가 미사용 순수로 이루어지는 세정수를 공급하는 급수 계통과, 각 탱크 내의 세정수를 상류측의 세정 존에 있어서의 세정 기구에 순차 송급하는 캐스케이드 방식의 송수 계통과, 최상류측의 세정 존에서의 사용이 끝난 세정수를 배출하는 배수 계통을 구비하고 있고,
    최상류측의 세정 존에 기판 선단이 진입하는 시점보다 전에 상기 세정 존에 있어서의 세정 기구로부터의 세정수의 토출을 개시하고, 상기 세정 존으로부터 기판 후단이 빠져나온 시점보다 후에 상기 세정 존에 있어서의 세정 기구로부터의 세정수의 토출을 정지하는 동시에, 최상류측의 세정 존에 있어서의 세정 기구로부터 토출되는 세정수의 오염도를 허용 한도 내로 또 그 한도 근방으로 유지하는데에 필요한 세정수의 토출 시간이 확보되도록, 상기 세정 존에 있어서의 세정 기구에서의 세정수의 토출 개시 타이밍 및 토출 종료 타이밍이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 최상류측의 세정 존으로부터 기판 후단이 빠져나온 시점으로부터 후에도 토출을 계속하여, 이 토출 연장 시간의 조정에 의해, 최상류측의 세정 존에 있어서의 세정 기구로부터 토출되는 세정수의 오염도가 원하는 값으로 관리되는 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 2단째의 세정 존 내에, 상기 세정 존에 있어서의 샤워 처리용의 세정 기구보다 하류측에, 최상류측의 세정 존에 구비된 패들 처리용의 세정 기구보다도 높은 압력으로 세정수를 토출하는 패들 처리용의 세정 기구가 부설되어 있는 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 최상류측의 세정 존에 있어서의 패들 처리용의 세정 기구에서의 세정수의 토출 압력이 0.08 내지 0.1MPa이며, 2단째의 세정 존에 부설된 패들 처리용의 세정 기구로부터의 세정수의 토출 압력이 0.3 내지 0.4MPa인 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 2단째의 세정 존에 부설된 패들 처리용의 세정 기구 아래를 통과하는 기판 속도가, 최상류측의 세정 존에 설치된 패들 처리용의 세정 기구 아래를 통과하는 기판 속도보다 작은 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 2단째의 세정 존에 부설된 패들 처리용의 세정 기구 아래를 통과하는 기판 속도가, 복수의 세정 존의 하류측에 설치되는 건조 존 내의 에어 나이프에 의한 건조 처리에서의 기판 반송 속도와 같은 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 2단째의 세정 존에 있어서의 샤워 처리 영역이 기판 속도 조정 영역을 겸하는 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 2단째의 세정 존에 부설된 패들 처리용의 세정 기구로의 세정수의 공급 비율이, 상기 세정 존 전체로의 세정수의 공급량을 1로 하고 0.5 내지 0.8인 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템.
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 3단째의 세정 존이 최종 세정 존인 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 패들 처리용의 세정 기구가, 세정수를 삼각형의 막형(膜狀)으로 토출하여 기판 표면에 직선형으로 분사하는 플랫형의 스프레이 노즐이 기판 반송 라인에 직각인 라인 횡폭 방향으로 배열되고, 각 스프레이 노즐에 의한 기판 표면 위의 직선형 스프레이 패턴이 라인 횡폭 방향에 대하여 동일 방향으로 소정 각도로 경사지는 제 1 노즐 열과, 제 1 노즐 열의 하류측에 있어서 상기 플랫형의 스프레이 노즐이 라인 횡폭 방향으로 배열되고, 각 스프레이 노즐로부터의 액막이 소정의 오버랩을 동반하여 상기 횡폭 방향으로 연속하여 횡폭 방향의 전역에 걸친 커튼 형상의 액막을 형성하는 제 2 노즐 열과의 조합으로 이루어지는 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 최상류로부터 2단째의 세정 존에서 사용된 후의 세정수를 회수하는 탱크에, 상기 탱크 내의 세정수의 오염도를 검지하는 수질 센서가 내장되어 있는 반송식 기판 처리 장치에 있어서의 절수형 세정 시스템.
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