KR20140093545A

KR20140093545A - 기판 세정장치

Info

Publication number: KR20140093545A
Application number: KR1020130006103A
Authority: KR
Inventors: 류명학; 이종혁
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2014-07-28
Also published as: KR102090459B1

Abstract

본 발명은 기판 세정장치에 관한 것으로, 특히 기판으로 토네이도 형식으로 세정가스를 분사하여 기판을 세정하는 건식세정장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 건식세정장치의 가압유로와 토출부 사이에 가압유로로부터 공급되는 세정가스의 추력(thrust)에 의해 회전하는 회전유도구조체를 구비하여, 회전유도구조체의 회전에 의해 토출부를 통해 분사노즐의 외부로 토출되는 세정가스가 토네이도 형식으로 분사되도록 함으로써, 기판 상에 잔존하는 이물을 보다 손쉽게 제거할 수 있어, 매우 강력한 세정력을 통해 기판을 세정할 수 있다.
또한, 낮은 분사유속으로도 기판 상에 잔존하는 이물을 손쉽게 제거할 수 있어, 높은 분사유속에 의해 기판의 표면 손상이 발생하는 것을 방지할 수도 있다.
또한, 세정 공정 후 별도의 건조공정을 필요치 않아, 공정 시간 단축 및 공정비용을 절감할 수 있어 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 또한 건조공정 시 세정액에 의한 물얼룩 등의 재오염과 화학적 세정액에 의한 기판의 표면 손상 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

기판 세정장치{Cleaning apparatus for substrate}

본 발명은 기판 세정장치에 관한 것으로, 특히 기판으로 토네이도 형식으로 세정가스를 분사하여 기판을 세정하는 건식세정장치에 관한 것이다.

근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.

이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD), 유기발광소자(organic light emitting diodes : OLED) 등을 들 수 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

한편, 이 같은 평판표시장치 제조공정에는 기판 표면에 소정물질의 박막층을 형성하는 박막증착(deposition)공정, 박막의 선택된 일부를 노출시키는 포토리소그라피(photo lithography)공정, 박막의 노출된 부분을 제거하여 목적하는 형태로 패터닝(patterning) 하는 식각(etching) 공정이 수 차례 반복 포함되며, 그 외에도 세정과 절단 등의 수많은 공정이 수반된다.

이중 세정공정은 그 외 공정에 대한 신뢰도 향상은 물론 불량률 저감을 위해 빼놓을 수 없는 중요한 공정으로서, 평판표시장치 전체 제조공정의 30% 이상의 비중을 차지하며 특히 기판 사이즈(size)가 대면적화 되는 현 추세에 있어서 불량감소에 따른 비용절감 측면을 고려할 경우 갈수록 그 중요성을 더해 가고 있다.

그리고 이 같은 기판 세정공정은 통상 기판이송과 동시에 진행되는 이른바 인라인(in-line) 방식을 채택하여 시간과 비용의 절감을 꾀하고 있으며, 이러한 인라인 방식은 IPA(Isopropyl Alcohol) 또는 DI(Deionized) 세정액을 기판 상에 분사하여 세정을 한다.

그러나, IPA(Isopropyl Alcohol) 또는 DI(Deionized) 세정액을 분사하여 기판 상의 이물질을 제거하는 습식 세정방식은 세정 후 건조공정을 진행해야 하며, 건조공정 시 세정액에 의한 물얼룩 등에 의한 재오염과 화학적으로 세정액에 의한 제품의 표면 손상 등이 발생하는 문제점을 야기하게 된다.

이와 같은 문제를 감안하여 최근에는 습식 세정방식에 비해 공정의 편리성이나 저비용의 효과가 있는 고압의 CDA등을 오염된 표면에 물리적으로 충돌시켜 기판의 표면을 세정하는 건식 세정방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

특히, 건식 세정방식은 미세회로의 세정에도 탁월한 효과를 갖는다.

그러나, 고압의 CDA를 분사하는 건식 세정방법 또한 기판 상의 이물을 제거하기에는 효과적이지 못하다. 따라서, 세정되지 못한 이물들이 기판 상에 잔존하게 되고, 이와 같이 잔존하는 이물에 의해 후속 공정에 제품의 불량을 유발하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 평판표시장치의 기판 세정공정의 세정력을 더욱 향상시키고자 하는 것을 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판과; 상기 기판 상부에 위치하며, 토출구에 회전유도구조체가 구비된 다수개의 분사노즐을 포함하는 건식세정장치를 포함하며, 상기 세정가스는 상기 회전유도구조체의 회전에 의해 회전력을 갖고 상기 토출구를 통해 상기 기판 상으로 분사되어, 상기 기판 상에 잔존하는 이물의 상면 및 측면으로 타격을 가하는 기판 세정장치를 제공한다.

이때, 상기 분사노즐은 체결부와 분사부로 정의되며, 상기 분사부는 상기 세정가스를 공급받는 유입부와, 상기 세정가스를 외부로 토출하는 상기 토출구 그리고 상기 유입부로부터 상기 토출구를 향해 상기 세정가스를 공급하는 가압유로로 이루어지며, 상기 가압유로는 상기 분사노즐의 내측 가장자리를 따라 상기 유입부에 비해 좁은 폭으로 형성되며, 상기 회전유도구조체는 상기 가압유로와 상기 토출구 사이에 위치하며, 상기 회전유도구조체는 원반부와, 상기 원반부의 일측면에 구비되어 방사상으로 배치되는 다수개의 가이드블럭으로 이루어지며, 상기 가이드블록 사이에는 상기 원반부의 중심을 향하는 일방향을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 일정각 기울어져 상기 회전유도구조체의 외측으로 상기 세정가스를 유도하는 에어슬릿이 형성된다.

그리고, 상기 건식세정장치는 바(bar) 형상으로, 내부에 상기 세정가스가 공급되는 공급로와, 상기 공급로로 외부로부터 세정가스를 공급하는 주입구를 포함하며, 상기 분사노즐은 상기 체결부를 통해 상기 공급로에 장착되며, 상기 분사부는 상기 체결부로부터 30도에서 90도의 각도조절된다.

이때, 상기 세정가스는 질소(N2)가스 또는 CDA(clean dry air)중 선택된 하나로 이루어지며, 이산화탄소(CO2) 또는 아르곤(Ar)가스와 혼합되어 이루어진다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 건식세정장치의 가압유로와 토출부 사이에 가압유로로부터 공급되는 세정가스의 추력(thrust)에 의해 회전하는 회전유도구조체를 구비하여, 회전유도구조체의 회전에 의해 토출부를 통해 분사노즐의 외부로 토출되는 세정가스가 토네이도 형식으로 분사되도록 함으로써, 기판 상에 잔존하는 이물을 보다 손쉽게 제거할 수 있어, 매우 강력한 세정력을 통해 기판을 세정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 낮은 분사유속으로도 기판 상에 잔존하는 이물을 손쉽게 제거할 수 있어, 높은 분사유속에 의해 기판의 표면 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 세정 공정 후 별도의 건조공정을 필요치 않아, 공정 시간 단축 및 공정비용을 절감할 수 있어 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 또한 건조공정 시 세정액에 의한 물얼룩 등의 재오염과 화학적 세정액에 의한 기판의 표면 손상 등이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 평판표시장치의 제조공정을 단계적으로 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도.
도 3a는 도 2의 토네이도형 분사노즐을 개략적으로 도시한 사시도.
도 3b는 도 3a의 분해사시도.
도 3c는 도 3a의 단면도.
도 4는 회전유도구조체를 개략적으로 도시한 사시도.
도 5a ~ 5b는 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치의 분사노즐을 통해 토네이도 형식으로 분사되는 세정가스에 의한 처리대상물인 기판 상의 이물이 제거되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도.
도 6a ~ 6b는 Sample 1과 Sample 2를 통해 동일한 3m/s의 분사유속으로 세정가스를 분사하여 건식세정공정을 진행한 후의 기판 표면을 찍은 사진.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 평판표시장치의 제조공정을 단계적으로 도시한 흐름도로, 평판표시장치 중 콘트라스트 비(contrast ratio)가 크고 동화상 표시에 적합하며 소비전력이 적어, 노트북, 모니터, TV 등의 다양한 분야에서 활용되고 있는 액정표시장치를 일예로서 설명하도록 하겠다.

액정표시장치는 먼저, TFT-LCD 셀(cell) 공정(St10)을 진행하는데, 이러한 셀 공정(St10)을 통해 액정셀을 형성한다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, TFT-LCD 셀 공정(St10)은 크게 컬러필터기판과 어레이기판 형성(St11), 배향막 형성(St12), 실패턴 및 스페이서 형성(St13), 액정주입(St14), 합착(St15), 절단(St17) 그리고, 검사공정(St17)으로 이루어진다.

이에, TFT-LCD 셀 공정(St10)의 제 1 단계(St11)는, 컬러필터기판인 상부기판과 어레이기판인 하부기판을 각각 형성하는 단계이다.

이때, 어레이기판 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소(pixel)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결된다.　

그리고 컬러필터기판 내면으로는 각 화소에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비되고, 이들을 덮는 투명 공통전극이 구비된다.

제 2 단계(St12)는, 컬러필터기판과 어레이기판 상에 배향막을 형성하는 단계이며, 배향막의 도포 및 경화 그리고, 러빙(rubbing)처리 공정이 포함된다.

제 3 단계(St13)는, 컬러필터기판과 어레이기판 사이에 개재될 액정이 새지 않도록 실패턴을 인쇄하고, 컬러필터기판과 어레이기판 사이의 갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서를 산포하는 공정이다.

TFT-LCD 셀 공정(St10)의 제 4 단계(St14)는, 양 기판 중 선택된 한 기판 상에 액정을 적하하는 단계이며, 제 5 단계(St15)는, 컬러필터기판과 어레이기판의 합착공정 단계이며 이후, 기판을 셀 단위로 절단하는 제 6 단계(St16)를 진행한다.

마지막으로 TFT-LCD 셀 공정(St10)의 제 7 단계(St17)는 액정셀의 검사 공정이다. 검사 공정을 거쳐 양질의 액정셀을 선별하게 된다.

이로써, TFT-LCD 셀(cell) 공정(St10)이 완료되며, 액정셀을 완성하게 된다.

다음으로, 완성된 액정셀의 어레이기판 및 컬러필터기판의 각 외측으로 편광판을 부착하는 편광판 부착공정(St20)을 진행하는데, 편광판은 액정셀을 중심으로 양면에서 광원을 직선광으로 바꿔주는 역할을 한다.

그리고, 다음으로 구동회로 부착공정(St30)을 진행하는데, 구동회로는 액정셀의 어레이기판과 전기적 신호를 연결하는 구동회로를 테이프 캐리어 패키지(Tape carrier package : TCP) 상에 직접 실장하는 TAB방식으로, 액정셀에 부착한다.

이로써, 실제 구동 가능한 액정패널을 완성하게 된다.

이 같은 구동회로는 액정패널의 게이트라인으로 박막트랜지스터의 온/오프(on/off) 신호를 스캔 전달하는 게이트구동회로 그리고 데이터라인으로 프레임별 화상신호를 전달하는 데이터구동회로로 구분되어 액정패널의 서로 인접한 두 가장자리로 위치될 수 있다.

이에 상술한 구조의 액정패널은 스캔 전달되는 게이트구동회로의 온/오프(on/off) 신호에 의해 각 게이트라인 별로 선택된 박막트랜지스터가 온(on) 되면 데이터구동회로의 신호전압이 데이터라인을 통해서 해당 화소전극으로 전달되고, 이에 따른 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낸다.

다음은 셀 테스트 공정(St40)으로, 셀 테스트 공정은 구동회로까지 부착된 하나의 액정패널이 완성되면 이를 완전히 구동하여 디스플레이 가능한지를 검사한다.　

이러한 검사 공정을 거쳐 양질의 액정패널을 선별하게 된다.

다음은 백라이트 유닛 조립 및 케이스 조립공정(St50)으로, 백라이트 유닛 조립공정은 액정패널 하면에 광원과, 광원을 가이드 하는 광원가이드와, 광원으로부터 입사된 빛을 액정패널 방향으로 진행하게 하는 도광판 및 다수의 광학시트를 포함한다.

또는, 이상의 설명에 있어서 도광판을 사용하는 에지(edge)형 방식에 대해 설명하였지만, 도광판을 생략한 상태로 다수개의 광원을 액정패널 하부에 나란하게 배열하는 직하(direct)형도 가능하다.

백라이트 유닛 조립공정 후 케이스 조립을 한다. 케이스 조립은 탑커버과 서포트메인 그리고 커버버툼을 통해 모듈화 되는데, 탑커버는 액정패널의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이“ㄱ”형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버의 전면을 개구하여 액정패널에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.　

또한, 액정패널 및 백라이트 유닛이 안착하여 액정표시장치모듈 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼은 사각모양의 하나의 판 형상으로 이의 네 가장자리를 소정높이 수직 절곡하여 구성한다.

또한, 이러한 커버버툼 상에 안착되며 액정패널 및 백라이트 유닛의 가장자리를 두르는 서포트메인이 탑커버 및 커버버툼과 조립 체결되어 액정표시장치모듈을 완성한다.

한편, 전술한 바와 같이 본 발명의 액정표시장치는 액정패널을 구성하는 컬러필터기판과 어레이기판이 다수의 기계적, 화학적 처리공정을 수반하므로, 각 공정 이후 표면을 세정하는 세정공정이 필수적으로 뒤따른다.

특히, 본 발명의 액정표시장치는 습식 세정방식에 비해 공정의 편리성이나 저비용의 효과가 있는 고압의 CDA등을 오염된 표면에 물리적으로 충돌시켜 기판의 표면을 세정하는 건식세정장치를 통한 건식 세정방식을 통해 세정공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 건식 세정방식은 보다 강력한 세정력을 통해 기판을 세정하게 된다.

이에 대해 도 2와 도 3a ~ 3b 그리고 도 4를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.

그리고, 도 3a는 도 2a의 토네이도형 분사노즐을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3b는 도 3a의 분해사시도이다.

그리고, 도 3c는 도 3a의 단면도이며, 도 4는 회전유도구조체를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치(100)는 처리대상물인 기판(도 5a의 160)에 대응되는 길이를 가지고 기판(도 5a의 160) 상부를 가로지르는 바(bar) 형상으로, 세정가스(150)가 공급되는 공급로(110)와, 공급로(110)를 통해 공급되는 세정가스(150)를 외부로 분사하기 위한 토출부(139)가 구성된 다수개의 분사노즐(130)을 포함한다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치(100)는 분사노즐(130)이 형성된 하부면(112)과, 이에 대응되는 상부면(114) 그리고 하부면(112)과 상부면(114)을 연결하며 내부로 세정가스(150)가 공급되는 공급로(110)를 정의하는 측면(116)으로 이루어진다.

이때, 상부면(114)에는 다수개의 주입구(120)가 구비되며, 각각의 주입구(120)를 통해 공급로(110) 내부로 건식세정장치(100)의 외부에 위치하는 세정가스(150) 저장 및 공급하는 저장부(미도시)로부터 세정가스(150)를 공급받는다.

여기서, 주입구(120) 상에는 압력조절기(미도시)와 유량조절기(미도시)가 차례로 설치되며, 압력조절기(미도시)는 주입구(120)를 통해 외부의 저장부(미도시)로부터 공급되는 세정가스(150)의 압력을 조절하게 되며, 유량조절기(미도시)는 저장부(미도시)로부터 공급되는 세정가스(150)의 배출 유량을 조절하는 역할을 한다.

그리고, 건식세정장치(100)의 하부면(112)에 형성된 분사노즐(130)은 다수개가 일정간격 이격되어 형성된다.

한편, 세정가스(150)는 고순도의 질소(N2) 가스나 CDA(clean dry air)로 이루어질 수 있으며, 고순도의 이산화탄소(CO2) 또는 아르곤(Ar)가스가 압축된 고순도의 질소(N2) 가스나 CDA(clean dry air)와 혼합되어 이루어질 수도 있다.

이와 같은, 건식세정장치(100)는 분사노즐(130)을 통해 세정가스(150)를 진공 분위기 또는 대기압 분위기의 처리실에서 분사하게 되며, 처리대상물인 기판(도 5a의 160)의 종류에 따라 기판(도 5a의 160)을 기준으로 약 30도에서 90도 각도로 분사각도가 조절될 수 있다.

여기서, 세정가스(150)는 분사노즐(130)을 통해 고속, 고압으로 기판(도 5a의 160) 상에 분사되는데, 본 발명의 건식세정장치(100)는 분사노즐(130)을 통해 외부로 분사되는 세정가스(150)가 토네이도 형식으로 분사되는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 건식세정장치(100)의 분사노즐(130)은 세정가스(150)가 분사노즐(130)을 통해 외부로 분사되는 순간 회전력을 갖게 하여, 토네이도 형식으로 분사되도록 하는 것이다.

이러한 토네이도 형식으로 분사되는 세정가스(150)는 기판(도 5a의 160) 상에 잔존하는 이물(도 5a의 170)의 상면 및 측면으로 모두 타격을 가하게 됨으로써, 기판(도 5a의 160) 상에 잔존하는 이물(도 5a의 170)을 보다 손쉽게 제거할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치(100)는 매우 강력한 세정력을 통해 기판(도 5a의 160)을 세정하게 된다.

여기서, 분사노즐(130)은 크게 공급로(110)에 장착되는 체결부(131)와, 세정가스(150)를 분사하는 분사부(133)로 이루어지는데, 분사부(133)는 체결부(131)로부터 약 30도에서 90도 각도로 분사각도가 조절될 수 있다.

그리고, 체결부(131) 내부에는 공급로(110)로부터 세정가스(150)를 공급받는 유입부(132)와, 세정가스(150)를 외부로 분사하는 토출구(139) 그리고 유입부(132)로부터 토출구(139)를 향해 세정가스(150)를 공급하는 가압유로(134)로 이루어진다.

여기서, 가압유로(134)는 분사노즐(130)의 중심부에 형성되는 버퍼(buffer : 135)에 의해 분사노즐(130)의 내측 가장자리를 따라 유입부(132)에 비해 좁은 폭을 갖도록 형성되며, 가압유로(134)와 토출부(139) 사이에는 가압유로(134)로부터 공급되는 세정가스(150)의 추력(thrust)에 의해 회전하는 회전유도구조체(137)가 구비되며, 회전유도구조체(137)의 회전에 의해 토출부(139)를 통해 분사노즐(130)의 외부로 토출되는 세정가스(150)는 회전력을 갖게 된다.

따라서, 분사노즐(130)을 통해 외부로 토출되는 세정가스(150)는 토네이도 형식으로 분사되어, 기판(도 5a의 160) 상에 잔존하는 이물(도 5a의 170)의 상면 및 측면으로 모두 타격을 가하게 됨으로써, 기판(도 5a의 160) 상에 잔존하는 이물(도 5a의 170)을 보다 손쉽게 제거할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치(100)는 매우 강력한 세정력을 통해 기판을 세정하게 된다.

여기서, 도 4를 참조하여 회전유도구조체에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치(100)의 분사노즐(130) 내부에 구비되는 회전유도구조체(137)는 중심에 버퍼(135)가 끼움되는 끼움홀(137b)이 형성된 원반부(137a)와, 원반부(137a)의 일측면에 구비되어 끼움홀(137b)을 중심으로 방사상으로 배치되는 다수개의 가이드블럭(137c)으로 이루어지며, 각 가이드블록(137c) 사이에는 회전유도구조체의 외측으로 세정가스(150)를 유도하는 에어슬릿(137d)이 형성된다.

이때, 에어슬릿(137d)은 모두 회전유도구조체(137)의 외측으로부터 끼움홀(137b)을 향해 비스듬하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 에어슬릿(137d)은 회전유도구조체(137)의 외측으로부터 끼움홀(137b)을 향하는 일방향을 기준으로 시계반대방향 또는 시계방향으로 모두 일정각 기울어져 형성되는 것이다.

이를 통해, 가압유로(134)를 통해 공급되는 세정가스(150)는 회전유도구조체(137)의 내측으로부터 에어슬릿(137d)을 통해 회전유도구조체(137)의 외측으로 유도되게 되는데, 이때 회전유도구조체(137)의 내측으로부터 외측으로 유도되는 세정가스(150)는 회전유도구조체(137)의 원주방향으로 유도되게 된다.

따라서, 원주방향으로 유도되는 세정가스(150)의 추력(thrust)에 의해 회전유도구조체(137)는 에어슬릿(137d)이 비스듬하게 형성된 방향을 따라 일 방향으로 회전하게 된다.

이와 같이, 일 방향으로 회전유도구조체(137)가 회전하게 됨에 따라, 회전유도구조체(137)의 외측으로 유도되는 세정가스(150)는 회전력을 부여받게 되며, 따라서, 토출부(139)를 통해 분사노즐(130)의 외부로 토출되는 세정가스(150) 또한 회전력을 갖게 되는 것이다.

도 5a ~ 5b는 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치의 분사노즐을 통해 토네이도 형식으로 분사되는 세정가스에 의한 처리대상물인 기판 상의 이물이 제거되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 처리대상물인 기판(160) 상에는 다수의 공정을 진행하는 과정에서 이물(170)이 잔존하게 되는데, 이러한 기판(160) 상부로 건식세정장치(도 2a의 100)의 분사노즐(130)을 통해 토네이도 형식의 세정가스(150)를 분사하여 기판(160) 상에 잔존하는 이물(170)을 제거하게 된다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치(도 2a의 100)는 분사노즐(130)의 가압유로(134)를 통해 공급되는 세정가스(150)의 추력에 의해 회전유도구조체(137)가 회전하게 되고, 이를 통해 세정가스(150)는 회전력을 부여받아 기판(160) 상으로 토네이도 형식으로 분사되게 된다.

따라서, 도 5b에 도시한 바와 같이 기판(160) 상에 잔존하는 이물(170)의 상면 및 측면으로 모두 타격을 가하게 됨으로써, 실질적으로 기판(160) 상에 잔존하는 이물(170)에 큰 힘을 가하게 되고, 따라서, 기판(160) 상에 잔존하는 이물(170)을 보다 손쉽게 제거할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 건식세정장치(도 2a의 100)는 토네이도 형식으로 세정가스(150)를 기판(160) 상에 분사함으로써, 기판(160) 상에 잔존하는 이물(170)을 보다 손쉽게 제거할 수 있어, 매우 강력한 세정력을 통해 기판(160)을 세정하게 된다.

또한, 낮은 분사유속으로도 기판(160) 상에 잔존하는 이물(170)을 손쉽게 제거할 수 있어, 높은 분사유속에 의해 기판(160)의 표면 손상이 발생하는 것을 방지할 수도 있다.

일예로 기판(160) 상에 러빙축이 형성된 배향막이 형성되어 있으며, 배향막 상부의 이물(170)을 제거하고자, 높은 분사유속로 세정가스(150)를 분사할 경우, 기판(160) 상의 이물(170)은 제거될 지라도 배향막의 러빙축을 변동시키게 됨으로써, 콘트라스트 특성을 저하시키게 된다.

그러나, 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치(도 2a의 100)는 낮은 분사유속으로도 일반적인 건식세정장치에 비해 우수한 세정력으로 기판(160) 상의 이물을 제거함으로써, 위와 같은 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 세정 공정 후 별도의 건조공정을 필요치 않아, 공정 시간 단축 및 공정비용을 절감할 수 있어 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 또한 건조공정 시 세정액에 의한 물얼룩 등의 재오염과 화학적 세정액에 의한 기판(160)의 표면 손상 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

아래 표(1)은 일반적인 건식세정장치와 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치(도 2a의 100)의 세정력을 비교 측정한 시뮬레이션 결과이며, 도 6a ~ 6b는 Sample 1과 Sample 2를 통해 동일한 3m/s의 분사유속으로 세정가스(150)를 분사하여 건식세정공정을 진행한 후의 기판(160) 표면을 찍은 사진이다.

분사유속	세정력(=제거율)
분사유속	Sample 1	Sample 2
2 m/s	-	65%
3 m/s	50%	100%
4 m/s	-	100%
5 m/s	70%
6 m/s	-
7 m/s	80%

여기서, Sample 1은 일반적인 건식세정장치이며, Sample 2는 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치(도 2a의 100)를 나타낸다.

위의 표(1)을 참조하면, Sample 1은 3m/s의 분사유속으로 세정가스(150)를 기판(160) 상에 분사할 경우 기판(160) 상의 이물(170) 제거율이 50% 밖에 되지 않으나, Sample 2는 Sample 1과 동일한 분사유속으로 기판(160) 상에 분사될 경우 기판(160) 상의 이물(170) 제거율이 100%인 것을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치(도 2a의 100)는 세정가스(150)를 토네이도 형식으로 분사함으로써, 일반적인 건식세정장치에 비해 훨씬 강력한 세정력을 갖는다.

이에 대해, 도 6a 와 도 6b를 참조하면 확연히 그 차이를 확인할 수 있다.

즉, 도 6a를 참조하면, 기판(160) 상에 동일한 분사유속(3m/s)으로 세정가스(150)를 분사하더라도, 일반적인 건식세정장치를 사용한 Sample 1에 의한 건식세정공정을 진행한 기판(160) 상에는 많은 양의 이물(170)이 그대로 잔존하는 것을 확인할 수 있다.

이때의 세정력은 약 50% 밖에 되지 않는다.

이에 반해, 도 6b를 참조하면 기판(160) 상에 동일한 분사유속(3m/s)으로 세정가스(150)를 분사하더라도, 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치(도 2a의 100)를 통해 건식세정공정을 진행한 기판(160) 상에는 이물(170)이 전혀 잔존하지 않는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치(도 2a의 100)는 세정가스(150)를 토네이도 형식으로 분사함으로써, 기판(160) 상에 잔존하는 이물(170)을 보다 손쉽게 제거할 수 있어, 일반적인 건식세정장치에 비해 훨씬 강력한 세정력을 갖는다.

또한, 낮은 분사유속으로도 높은 세정력을 가짐으로써, 분사유속을 높일 필요가 없어 높은 분사유속에 의해 기판(160)의 표면 손상이 발생하는 것을 방지할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 건식세정장치(도 2a의 100)는 가압유로(134)와 토출부(139) 사이에 가압유로(134)로부터 공급되는 세정가스(150)의 추력(thrust)에 의해 회전하는 회전유도구조체(137)를 구비하여, 회전유도구조체(137)의 회전에 의해 토출부(139)를 통해 분사노즐(130)의 외부로 토출되는 세정가스(150)가 토네이도 형식으로 분사되도록 함으로써, 기판(160) 상에 잔존하는 이물(170)을 보다 손쉽게 제거할 수 있어, 매우 강력한 세정력을 통해 기판(160)을 세정하게 된다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

130 : 분사노즐
131 : 체결부, 132 : 유입부, 133 : 분사부, 134 : 가압유로
135 : 버퍼, 137 : 회전유도구조체, 139 : 토출구
150 : 세정가스, 160 : 기판, 170 : 이물

Claims

기판과;
상기 기판 상부에 위치하며, 토출구에 회전유도구조체가 구비된 다수개의 분사노즐을 포함하는 건식세정장치
를 포함하며, 상기 세정가스는 상기 회전유도구조체의 회전에 의해 회전력을 갖고 상기 토출구를 통해 상기 기판 상으로 분사되어, 상기 기판 상에 잔존하는 이물의 상면 및 측면으로 타격을 가하는 기판 세정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 분사노즐은 체결부와 분사부로 정의되며, 상기 분사부는 상기 세정가스를 공급받는 유입부와, 상기 세정가스를 외부로 토출하는 상기 토출구 그리고 상기 유입부로부터 상기 토출구를 향해 상기 세정가스를 공급하는 가압유로로 이루어지며, 상기 가압유로는 상기 분사노즐의 내측 가장자리를 따라 상기 유입부에 비해 좁은 폭으로 형성되며, 상기 회전유도구조체는 상기 가압유로와 상기 토출구 사이에 위치하는 기판 세정장치.
제 2 항에 있어서,
상기 회전유도구조체는 원반부와, 상기 원반부의 일측면에 구비되어 방사상으로 배치되는 다수개의 가이드블럭으로 이루어지며, 상기 가이드블록 사이에는 상기 원반부의 중심을 향하는 일방향을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 일정각 기울어져 상기 회전유도구조체의 외측으로 상기 세정가스를 유도하는 에어슬릿이 형성되는 기판 세정장치.
제 2 항에 있어서,
상기 건식세정장치는 바(bar) 형상으로, 내부에 상기 세정가스가 공급되는 공급로와, 상기 공급로로 외부로부터 세정가스를 공급하는 주입구를 포함하며, 상기 분사노즐은 상기 체결부를 통해 상기 공급로에 장착되는 기판 세정장치.
제 4 항에 있어서,
상기 분사부는 상기 체결부로부터 30도에서 90도의 각도조절되는 기판 세정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 세정가스는 질소(N2)가스 또는 CDA(clean dry air)중 선택된 하나로 이루어지며, 이산화탄소(CO2) 또는 아르곤(Ar)가스와 혼합되어 이루어지는 기판 세정장치.