WO2019225853A1 - 접촉식 브러시 구조의 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 접촉식 브러시 구조의 세정 장치에 관한 것이고, 구체적으로 엘시디 기판 또는 유리 기판과 같은 기판 표면의 이물질의 제거를 위하여 브러시의 아래쪽으로 공기를 공급하여 제전 모가 균일한 형상으로 유지되면서 이물질이 효과적으로 제거되도록 하는 접촉식 브러시 구조의 세정 장치에 관한 것이다. 접촉식 브러시 구조의 세정 장치는 기판의 표면의 접촉되는 브러시 모듈(11); 브러시 모듈(11)의 한쪽 측면으로 공기를 분무하는 에어나이프 모듈(12); 세정 과정에서 발생되는 이물질을 유도하여 포집하는 후드 모듈(13); 서로 마주보는 위치에서 서로 다른 방향을 향하도록 배치된 한 쌍의 이오나이저(14a, 14b); 및 후드 모듈(13)에서 포집된 이물질의 배출을 위한 포집 공간(15)을 포함한다.

Description

접촉식 브러시 구조의 세정 장치
본 발명은 접촉식 브러시 구조의 세정 장치에 관한 것이고, 구체적으로 엘시디 기판 또는 유리 기판과 같은 기판 표면의 이물질의 제거를 위하여 브러시의 아래쪽으로 공기를 공급하여 제전 모가 균일한 형상으로 유지되면서 이물질이 효과적으로 제거되도록 하는 접촉식 브러시 구조의 세정 장치에 관한 것이다.
반도체 기판, 엘시디 기판, 렌즈 이와 유사한 기판의 공정 과정에서 표면에 존재하는 미세 입자 또는 이물질이 제거될 필요가 있다. 기판 표면의 이물질을 제거하기 위한 다양한 형태의 습식 또는 건식 세정 장치가 이 분야에 공지되어 있고, 예를 들어 특허공개번호 제10-2008-0057496호는 압축 공기 및 브러시를 이용한 기판 세정 방법에 대하여 개시한다. 특허공개번호 제10-2009-0070659호는 샤프트의 원주면에 설치된 복수 개의 브러시 어셈블리로 이루어진 기판의 세정 장치에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 제10-2013-0138046호는 기판 표면의 이물질의 제거를 위하여 회전하는 브러시 주위로 에어나이프에 의하여 기류가 형성되도록 하여 브러시 제전 모가 균일한 형상을 유지하여 기판 표면의 이물질 제거 능력이 향상될 수 있도록 하는 에어나이프 방식의 브러시 세정기에 대하여 개시한다. 기판 세정 공정은 다양한 형태의 이물질을 제거할 수 있으면서 기판의 손상이 발생되지 않도록 하여야 한다. 구체적으로 들어 다양한 형태의 화학적 오염물을 제거가 가능하면서 예를 들어 5 내지 10 ㎛ 직경을 가지는 이물질의 제거가 가능하여야 한다. 또한 세정 과정에서 제전 모가 대전이 되어 기판을 손상시키는 것을 방지할 수 있는 수단이 요구된다. 그러나 선행기술 또는 공지된 세정 장치는 이와 같은 기술에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명의 목적은 다양한 형상의 기판의 세정 공정에 적용되는 미세 입자의 제거가 가능하면서 이와 동시에 기판의 손상이 방지되도록 하는 접촉식 브러시 구조의 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 접촉식 브러시 구조의 세정 장치는 기판의 표면의 접촉되는 브러시 모듈; 브러시 모듈의 한쪽 측면으로 공기를 분무하는 에어나이프 모듈; 세정 과정에서 발생되는 이물질을 유도하여 포집하는 후드 모듈; 서로 마주보는 위치에서 서로 다른 방향을 향하도록 배치된 한 쌍의 이오나이저; 및 후드 모듈에서 포집된 이물질의 배출을 위한 포집 공간을 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 에어나이프 모듈과 하나의 이오나이저를 분리시키는 분리 기판을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 에어나이프 모듈의 분무 방향은 브러시 모듈의 접선 또는 그와 근사한 방향이 된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 에어나이프 모듈은 나이프 몸체; 나이프 몸체의 한쪽 면과 마주보는 면을 가지는 나이프 덮개; 및 나이프 몸체와 나이프 덮개 사이에 형성되는 분무 갭의 간격을 조절하는 갭 슬릿으로 이루어진다.
본 발명에 따른 세정 장치는 에어나이프 모듈에서 분무되는 압축 공기에 의하여 브러시에 의한 이물질의 제거가 효과적으로 이루어지도록 한다. 또한 에어나이프 모듈로부터 적절한 방향으로 압축 공기를 브러시로 분무하는 것에 의하여 브러시가 청결한 상태로 유지되어 세정 효과가 상승되도록 한다. 또한 이오나이저와 에어나이프모듈이 서로 관련성을 가지도록 배치되는 것에 의하여 세정 과정에 브러시에 의한 기판 표면의 손상이 방지되도록 한다. 또한 에어나이프 모듈은 브러시를 청결한 상태로 유지하면서 이오나이저와 함께 작동되어 대전이 방지되도록 한다. 본 발명에 따른 세정 장치는 에어나이프 모듈에 의하여 기판의 표면과 브러시 사이에 기류가 형성되면서 제전 모가 균일하게 분포되도록 하여 기판 전체에 걸쳐 이물질의 제거가 가능하도록 한다. 이로 인하여 장시간의 사용에 따른 브러시 표면에 부착된 이물질이 2차 오염원이 되는 것을 방지하여 균일한 세정 품질이 유지될 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 세정 장치는 다양한 크기를 가지는 미세 입자가 세정이 가능하고, 예를 들어 1 내지 20 ㎛의 직경을 가지는 이물질의 제거가 가능하도록 하면서 초음파 진동자가 적용될 수 없는 낮은 강도를 가진 필름 표면의 이물질 제거를 위하여 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 접촉식 브러시 구조의 세정 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 세정 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 세정 장치에 적용되는 에어나이프 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 접촉식 브러시 구조의 세정 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 접촉식 브러시 구조의 세정 장치는 기판의 표면의 접촉되는 브러시 모듈(11); 브러시 모듈(11)의 한쪽 측면으로 공기를 분무하는 에어나이프 모듈(12); 세정 과정에서 발생되는 이물질을 유도하여 포집하는 후드 모듈(13); 서로 마주보는 위치에서 서로 다른 방향을 향하도록 배치된 한 쌍의 이오나이저(14a, 14b); 및 후드 모듈(13)에서 포집된 이물질의 배출을 위한 포집 공간(15)을 포함한다.
세정 장치는 세정이 되는 기판의 위쪽 또는 측면에 배치되는 프레임(F)을 포함할 수 있고, 기판은 브러시 모듈(11)의 아래쪽에서 이동 방향(MD)을 따라 이동될 수 있다. 기판은 예를 들어 유리 기판, 웨이퍼, 필름, 평판 표시 패널 또는 이와 유사한 것이 될 수 있고, 브러시 모듈(11)의 아래쪽을 따라 이동되면서 한쪽 면이 브러시 모듈(11)의 표면에 형성된 제전 모 또는 이와 유사한 세정 수단(112)에 의하여 세정될 수 있다. 전체적으로 실린더 형상이 되는 브러시 모듈(11)은 모터에 의하여 구동되는 회전축(111)에 의하여 회전될 수 있고 원통 형상을 둘레 면을 따라 기판 표면의 이물질 제거를 위한 제전 모와 같은 세정 수단(112)이 배치될 수 있다. 브러시 모듈(11)은 길이 방향에 대하여 수직이 되는 방향을 따른 단면이 원형이 되는 실린더 형상이 될 수 있고, 회전축(111)은 원형 단면을 가진 로드 형상이 될 수 있다. 회전축(111)의 주위에 실린더 형상의 세정 수단(112)이 배치될 수 있고, 회전축(111)의 회전과 함께 세정 수단(112)이 회전되면서 기판의 한쪽 면에 접촉될 수 있다. 그리고 이에 의하여 기판의 표면에 존재하는 이물질이 제거될 수 있다. 브러시 모듈(11)은 예를 들어 50~2,500 RMP의 속도로 회전할 수 있고 세정 수단(112)이 기판의 표면과 접촉되면서 세정 수단(112)이 예정된 방향과 다른 방향으로 휘어질 수 있다. 이로 인하여 기판 전체가 세정 수단(112)에 접촉되지 않을 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 브러시 모듈(11)의 바깥쪽에 에어나이프 모듈(12)이 설치될 수 있다.
에어나이프 모듈(12)은 브러시 모듈(11)을 향하여 공기를 분무하는 것에 의하여 세정 수단(112)이 균일한 형상이 되면서 브러시가 청결한 상태로 유지되도록 하고 이와 동시에 브러시 모듈(11)과 기판 사이에 공기의 흐름이 형성되도록 한다. 또한 세정 수단(112)에 의하여 부착력이 약해진 이물질을 분리시키면서 이와 함께 부유 중인 이물질이 다시 기판에 부착되는 것을 방지하는 기능을 가질 수 있다. 에어나이프 모듈(12)의 분무 방향은 브러시 모듈(11)의 접선 또는 그와 근사한 방향이 될 수 있다. 브러시 모듈(11) 또는 세정 수단(112)은 실린더 형상이 될 수 있고, 에어나이프 모듈(12)에서 공기가 분사되는 분무 방향(SD)은 브러시 모듈(11) 또는 세정 수단(112)의 둘레 면을 접하거나 또는 그에 근접한 방향이 될 수 있다. 이에 의하여 기판이 세정이 되는 위치에서 세정 수단(112)이 균일한 형상이 되도록 한다. 기판의 세정이 되는 면 또는 기판의 위쪽 면은 접촉 라인(CL)에 위치하거나 접촉 라인(CL)의 아래쪽에 위치할 수 있다. 이와 같은 구조에서 접촉 라인(CL)과 분무 방향은 110 내지 150의 교차 각을 형성할 수 있고, 바람직하게 120 내지 130도의 각을 형성할 수 있다. 에어나이프 모듈(12)에 의하여 이동 방향(MD)과 반대가 되는 방향으로 공기의 흐름 또는 기류가 형성될 수 있고, 제시된 교차 각에서 세정으로 인한 이물질 또는 부유 중인 이물질이 효과적으로 후드 모듈(13)로 유도될 수 있다. 제시된 실시 예에서 브러시 모듈(11)은 시계 방향으로 회전될 수 있고, 세정 수단(112)은 기판의 위쪽 표면과 접촉될 수 있다. 그리고 세정 수단(112)과 에어나이프 모듈(12)에 의하여 기판 표면에 부착된 이물질이 분리되어 후드 모듈(13)로 유도될 수 있다.
후드 모듈(13)은 기판의 위쪽 부분에 형성된 기류를 유입시키는 기능을 할 수 있고, 기류가 바깥쪽으로 배출되는 것을 방지하도록 바깥쪽에 형성된 1 벽면(131)과 1 벽면(131)과 적어도 일부가 마주보는 위치에 배치되어 기류의 경로를 형성하는 2 벽면(132)으로 이루어질 수 있다. 그리고 2 벽면(132)이 아래쪽으로 연장되는 길이는 1 벽면(131)이 아래쪽으로 연장되는 길이에 비하여 짧다. 또한 후드 모듈(13)은 입구가 좁으면서 기류가 유입되는 방향을 따라 단면적이 점차로 넓어지는 구조로 만들어질 수 있다. 그리고 이와 같은 구조에 의하여 기류가 빠르게 후드 모듈(13)의 위쪽 방향으로 유도될 수 있다. 후드 모듈(13)의 내부로 기류와 함께 유입된 이물질은 적절한 장치를 통하여 포집 공간(15)을 경유하여 외부로 배출될 수 있다. 브러시 모듈(11)의 위쪽 부분에 세정 수단(112)과 2 벽면에 의하여 형성되는 유도 경로(133)가 형성될 수 있고, 유도 경로(133)를 통하여 후드 모듈(13)로 유입되지 않은 잔여 기류가 유도되어 에어나이프 모듈(12)의 아래쪽으로 유도되도록 한다. 후드 모듈(13)은 다양한 구조로 만들어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 에어나이프 모듈(12)과 하나의 이오나이저(14b)를 분리시키는 분리 기판(16)을 포함할 수 있다. 또한 하나의 이오나이저(14b)의 위쪽에 배치되는 분리 기판(16)의 끝 부분은 에어나이프 모듈(12)의 분무 갭의 뒤쪽에 위치한다. 그리고 분무 갭은 브러시 모듈(11)의 중심과 동일 높이 또는 그와 유사한 높이에 위치한다. 추가로 2 벽면(132)의 끝 부분, 에어나이프 모듈(12)의 중심 및 분무 갭을 연결하는 직선은 기판의 위쪽 평면과 평행하거나 그에 가까운 형태가 될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하여 효과적으로 세정이 이루어지면서 기류가 안정적으로 후드 모듈(13)로 유도될 수 있다.
한 쌍의 이오나이저(14a, 14b)가 브러시 모듈(11)의 뒤쪽 또는 앞쪽에 배치될 수 있고, 예를 들어 1 이오나이저(14a)는 1 벽면(131)의 바깥쪽에 배치되고, 2 이오나이저(14b)는 에어나이프 모듈(12)의 아래쪽에 배치될 수 있다. 각각의 이오나이저(14a, 14b)에 이온 노즐(141)의 분무 방향을 제한하는 볼록 렌즈 또는 반구형의 유도 스크린(142)이 형성될 수 있다. 유도 스크린(142)에 의하여 이온 노즐(141)에 의하여 분무되는 이온 기류가 정해진 방향으로 유도되도록 한다. 1 이오나이저(14a)는 기판의 위쪽 방향을 향하는 이온 기류를 발생시킬 수 있고, 2 이오나이저(14b)는 기판과 수평 방향이 되는 이온 기류를 발생시킬 수 있다. 분리 기판(16)은 2 이오나이저(14b)의 끝 부분을 넘어 연장되는 구조로 만들어질 수 있고, 대전 특성을 가지지 않은 소재로 만들어질 수 있다. 예를 들어 분리 기판(16)은 2 이오나이저(14b)의 위쪽 평면으로부터 에어나이프 모듈(12)의 분무 갭의 앞쪽에 이르는 평면 형상이 될 수 있고, 비정질 소재로 만들어질 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 이와 같은 분리 기판(16)에 의하여 이온 기류가 안정적으로 세정 수단(112)에 도달하여 기류와 혼합될 수 있다. 한 쌍의 이오나이저(14a, 14b)는 정전기의 발생을 방지하는 기능을 가질 수 있고, 다양한 방향의 이온 기류를 발생시킬 수 있다. 본 발명에 따른 에어나이프 모듈(12)은 다양한 구조로 이오나이저(14a, 14b)의 작동과 연관되어 브러시를 청결한 상태로 유지하면서 이오나이저(14a, 14b)와 함께 대전을 방지하는 기능을 가질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 세정 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 기판은 이동 방향을 따라 이동될 수 있고, 1 이오나이저(14a)에 의하여 기판 표면의 정전하가 제거될 수 있다. 기판의 위쪽 표면은 브래킷(114)에 회전축(111)의 한쪽 끝이 결합되고, 모터와 같은 구동 수단(21)에 의하여 구동되는 브러시 모듈(11)의 회전에 의하여 세정될 수 있고, 브러시 모듈(11)은 시계 방향(BR)으로 회전될 수 있다. 브러시 모듈(11)에 의한 세정 과정에서 발생된 이물질은 에어나이프 모듈(12)에 의한 공기와 같은 분무 기류에 의하여 후드 모듈로 유도될 수 있다. 그리고 프레임(F)의 위쪽에 배치된 포집 공간(15)으로 유도될 수 있다. 포집 공간(15)의 위쪽에 실린더 형상의 흡입 소켓(22)이 설치될 수 있고, 이물질을 포함하는 포집 공간(15)의 내부로 유도된 기류는 흡입 소켓(22)을 통하여 외부로 배출될 수 있다. 흡입 소켓(22)을 통한 기류의 유도는 모터와 같은 구동 유닛에 의하여 작동되는 배출 팬에 의하여 이루어질 수 있다. 세정이 완료된 기판은 프레임의 외부로 배출될 수 있다.
본 발명에 따른 세정 장치는 다양한 방법으로 작동될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 세정 장치에 적용되는 에어나이프 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 에어나이프 모듈(12)은 나이프 몸체(31); 나이프 몸체(31)의 한쪽 면과 마주보는 면을 가지는 나이프 덮개(32); 및 나이프 몸체(31)와 나이프 덮개(32) 사이에 형성되는 분무 갭(G)의 간격을 조절하는 갭 슬릿(33)으로 이루어진다.
에어나이프 모듈(12)은 전체적으로 하모니카 또는 이와 유사한 형상을 가질 수 있고, 나이프 몸체(31)와 나이프 덮개(32)에 의하여 형성되는 분무 갭(G)을 통하여 공기와 같은 분무 기류가 형성될 수 있다. 나이프 몸체(31)는 평면 형상의 1 몸체 면(311) 및 1 몸체 면(311)의 끝 부분으로부터 경사진 형상으로 연장되는 2 몸체 면(312) 및 2 몸체(312)의 끝 부분으로부터 1 몸체(311)에 비하여 수직이 되는 방향으로 연장되는 팁 면(313)으로 이루어질 수 있다. 입구(315)를 통하여 유입된 압축 공기와 같은 유체는 유도 공간(314)의 내부로 유도된 이후 균일 경로(314a)를 경유하여 균일한 상태로 만들어져 분무 갭(G)을 통하여 분무될 수 있다. 나이프 덮개(32)는 1 몸체 면(311)과 평행하게 연장되는 덮개 면(321) 및 덮개 면(321)의 끝 부분으로부터 경사지도록 연장되는 경사 덮개 면(322)으로 이루어질 수 있다. 나이프 몸체(31)와 나이프 덮개(32)의 안쪽 면이 서로 마주보도록 결합되어 분무 갭(G)이 형성될 수 있고, 나이프 덮개(32)의 끝 부분은 나이프 몸체(31)의 끝 부분의 외부로 돌출될 수 있고, 돌출되는 수준은 팁 면(313)의 높이와 동일하거나 클 수 있고, 이에 의하여 위에서 설명된 유도 경로를 통하여 기류가 안정적으로 아래쪽으로 유도되도록 한다.
분무 갭(G)은 나이프 몸체(31)와 나이프 덮개(32)가 결합되는 과정에서 형성될 수 있고, 필요에 따라 갭 슬릿(33)에 의하여 조절될 수 있다. 갭 슬릿(33)은 일정한 두께를 가지는 신축성 소재로 만들어질 수 있고, 양쪽 끝에 형성된 커넥터(331a, 331b)에 의하여 나이프 몸체(31)와 나이프 덮개(32) 사이에 배치될 수 있다. 갭 슬릿(33)은 입구(315)를 통하여 유입되는 압축 공기의 압력에 따라 두께가 조절될 수 있고, 이에 의하여 압축 공기의 압력 변화 또는 유도 공간(314)의 내부 압력에 관계없이 일정한 양의 유체가 분무 갭(G)을 통하여 분무되도록 한다.
에어나이프 모듈(12)은 다양한 구조로 만들어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
위에서 본 발명의 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
본 발명에 따른 세정 장치는 에어나이프 모듈에서 분무되는 압축 공기에 의하여 브러시에 의한 이물질의 제거가 효과적으로 이루어지도록 한다. 또한 에어나이프 모듈로부터 적절한 방향으로 압축 공기를 브러시로 분무하는 것에 의하여 브러시가 청결한 상태로 유지되어 세정 효과가 상승되도록 한다. 또한 이오나이저와 에어나이프모듈이 서로 관련성을 가지도록 배치되는 것에 의하여 세정 과정에서 브러시에 의한 기판 표면의 손상이 방지되도록 한다. 또한 에어나이프 모듈이 브러시를 청결한 상태로 유지되면서 이오나이저와 함께 작동되어 대전이 방지되도록 한다. 본 발명에 따른 세정 장치는 에어나이프 모듈에 의하여 기판의 표면과 브러시 사이에 기류가 형성되면서 제전 모가 균일하게 분포되도록 하여 기판 전체에 걸쳐 이물질의 제거가 가능하도록 한다. 이로 인하여 장시간의 사용에 따른 브러시 표면에 부착된 이물질이 2차 오염원이 되는 것을 방지하여 균일한 세정 품질이 유지될 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 세정 장치는 다양한 크기를 가지는 미세 입자가 세정이 가능하고, 예를 들어 1 내지 20 ㎛의 직경을 가지는 이물질의 제거가 가능하도록 하면서 초음파 진동자가 적용될 수 없는 낮은 강도를 가진 필름 표면의 이물질 제거를 위하여 사용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 기판의 표면의 접촉되는 브러시 모듈(11);
    브러시 모듈(11)의 한쪽 측면으로 공기를 분무하는 에어나이프 모듈(12);
    세정 과정에서 발생되는 이물질을 유도하여 포집하는 후드 모듈(13);
    서로 마주보는 위치에서 서로 다른 방향을 향하도록 배치된 한 쌍의 이오나이저(14a, 14b); 및
    후드 모듈(13)에서 포집된 이물질의 배출을 위한 포집 공간(15)을 포함하는 접촉식 브러시 구조의 세정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 에어나이프 모듈(12)과 하나의 이오나이저(14b)를 분리시키는 분리 기판(16)을 더 포함하는 접촉식 브러시 구조의 세정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 에어나이프 모듈(12)의 분무 방향은 브러시 모듈(11)의 접선 또는 그와 근사한 방향이 되는 것을 특징으로 하는 접촉식 브러시 구조의 세정 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 에어나이프 모듈(12)은 나이프 몸체(31); 나이프 몸체(31)의 한쪽 면과 마주보는 면을 가지는 나이프 덮개(32); 및 나이프 몸체(31)와 나이프 덮개(32) 사이에 형성되는 분무 갭(G)의 간격을 조절하는 갭 슬릿(33)으로 이루어지는 접촉식 브러시 구조의 세정 장치.
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