KR20210050729A - Substrate multistatage cleaning apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판 세정 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 화학 기계적 연마 공정이 행해진 다음에 미세 파티클이 잔류하는 상태의 대면적 기판에 대하여 스크래치를 최소화하면서, 미크론 단위의 이물질 뿐만 아니라 나노단위의 이물질까지도 완전히 제거하는 기판의 다단계 세정 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a substrate cleaning apparatus, and more specifically, to a large-area substrate in a state in which fine particles remain after a chemical mechanical polishing process is performed, while minimizing scratches, not only foreign substances in micron units but also foreign substances in nano units are completely It relates to a multi-stage cleaning apparatus of a substrate to be removed.
일반적으로 디스플레이 장치를 제조하는 과정에서 기판의 표면을 연마 공정을 행한 이후에 연마면을 세정하는 공정이 행해진다. In general, in the process of manufacturing a display device, a process of cleaning a polished surface is performed after performing a polishing process on the surface of a substrate.
특히, 기판의 화학기계적 연마 공정이 행해지는 동안에 사용되는 케미칼의 일부가 부착됨에 따라, 화학 기계적 연마 공정이 행해진 기판의 표면은 0.5㎛ 이상의 파티클 이외에도 0.1㎛ 이하의 나노단위의 미세 파티클이 잔존하게 된다. 그럼에도 불구하고, 화학 기계적 연마 공정이 행해진 상태의 기판의 세정 공정은 세정 브러쉬 형태의 접촉 세정 공정과 고압의 세정액을 분사하여 잔류하는 이물질을 제거하는 비접촉 세정 공정에 의해 행해지고 있다. Particularly, as a part of the chemical used during the chemical mechanical polishing process of the substrate adheres, the surface of the substrate subjected to the chemical mechanical polishing process remains fine particles of 0.1 μm or less in addition to particles of 0.5 μm or more. . Nevertheless, the cleaning process of the substrate in the state in which the chemical mechanical polishing process has been performed is performed by a contact cleaning process in the form of a cleaning brush and a non-contact cleaning process in which residual foreign matters are removed by spraying a high-pressure cleaning liquid.
그러나, 상기와 같은 방식의 세정 공정은 0.5㎛ 이상의 파티클을 제거할 수 있지만, 0.1㎛ 이하의 나노단위의 미세 파티클을 제거하지 못하여, 후속적으로 이어지는 미세 공정의 정밀도를 저하시키는 원인이 되어 왔다. However, the cleaning process of the above method can remove particles of 0.5 μm or more, but cannot remove nano-scale particles of 0.1 μm or less, which has been a cause of lowering the precision of subsequent microprocessing.
보다 구체적으로는, 종래에는 화학 기계적 연마 공정이 행해진 이후에는, 도1에 도시된 기판 세정 장치(9)를 이용하여 기판(G)의 연마면을 1차로 세정하고, 그 다음에 세정액을 고압 분사하는 방식으로 행해졌다.More specifically, conventionally, after the chemical mechanical polishing process has been performed, the polishing surface of the substrate G is first cleaned using the
먼저, 도1에 도시된 접촉 방식의 기판 세정 장치(9)는, 기판척(10)에 기판(G)을 거치시키고, 기판척(10)의 흡입공(10a)에 흡입압을 인가하여 기판(G)을 흡착 고정시킨 상태에서, 롤 형태의 세정 브러쉬(20)를 회전(20r)시키면서 이동(20d)시키는 방식으로 기판(G)의 표면에 고착되어 있거나 잔류하는 이물질을 접촉 세정한다. 대체로 디스플레이 장치용 기판(G)은 폭과 길이가 1m 이상으로 크게 형성된 대면적 기판이므로, 기판(G)을 기판척(10)에 위치시키고, 세정 공정이 완료된 기판(G)을 기판척(10)으로부터 분리시켜 그 다음 공정으로 이송하는 과정이 매우 까다로우며, 이로 인하여 기판의 이송 과정에서 기판의 손상이 발생되는 문제를 안고 있었다. First, in the
무엇보다도, 화학 기계적 연마 공정이 행해진 기판(G)의 표면에는 슬러리, 연마입자 등의 경도가 높은 잔류물이 잔존하는데, 기판(G)에 대하여 롤 형태의 세정 브러쉬(20)를 회전시키면서 이동하면서 기판(G)의 표면을 세정하면, 기판(G)의 임의의 위치(X1, X2)에서 세정 브러쉬(20)에 의해 작용하는 접촉 마찰력(Fx)의 방향이 항상 일정하므로, 기판(G)의 표면에 잔류물이 뭉치거나 선형 스크래치(66)가 발생되는 심각한 문제가 야기되었다. First of all, residues with high hardness such as slurry and abrasive particles remain on the surface of the substrate G on which the chemical mechanical polishing process has been performed, while rotating the roll-
이 뿐만 아니라, 도2a에 도시된 바와 같이, 롤 형태의 세정 브러쉬(20)는 세정액이 세정 브러쉬(20)에 흐며들면서, 세정 브러쉬(20)는 세정액에 젖어 처짐이 발생된 상태가 된다. 경우에 따라서는, 도2b에 도시된 바와 같이, 롤 형태의 세정 브러쉬(20)는 세정액이 편차를 갖고 스며들면서 축선 방향에 대하여 불규칙적인 처짐이 발생되기도 한다. 이로 인하여, 처짐이 발생된 세정 브러쉬(20)를 기판(G)과 접촉하도록 하방 이동(20y)시킨 상태로 회전하더도, 기판(G)의 표면은 세정 브러쉬(20)와 균일하게 접촉하지 못하여 세정량의 편차가 발생되고, 이로 인하여 기판에 잔류하는 이물질이 특정부위에 뭉치는 현상이 발생되는 문제가 있었다. In addition, as shown in FIG. 2A, the
한편, 도3에 도시된 바와 같이, 기판(G)이 지지 롤러(30)에 의하여 이동(xd)하면서 기판(G)의 상,하측에 배열된 세정 브러쉬(20, 25)에 의해 세정되는 방식의 기판 세정 장치(8)가 제안되었다. 그러나, 이 구성도 역시 세정 브러쉬(20)에 의해 작용하는 접촉 마찰력(Fx)의 방향이 항상 일정한 방향으로 작용함에 따라 기판의 표면 일부에 잔류물이 뭉치거나 스크래치(66)가 발생되는 문제를 안고 있었다.On the other hand, as shown in Fig. 3, the substrate G is moved by the support roller 30 (xd) and is cleaned by the
한편, 상기와 같이 세정 브러쉬(20)에 의해 기판의 접촉 세정 공정이 행해지면, N2, CO2, CDA 등의 단일 또는 혼합 유체를 유체분사노즐로 기판에 조사한 이후에, 최종적으로 CDA 또는 N2를 이용한 표면 건조 또는 마랑고니(Marangoni) 기법을 활용한 건조 공정이 행해진다. On the other hand, when the contact cleaning process of the substrate is performed by the
그러나, 세정 브러쉬(20)에 의해 행해진 상태의 기판에 잔류하는 나노 단위의 미세 파티클은 고압 분사 방식에 의해 기판의 표면으로부터 분리되지 아니하는 한계가 있었다.However, there is a limit that nano-scale fine particles remaining on the substrate in a state performed by the
본 발명은 화학 기계적 연마 공정이 행해진 기판의 표면에 잔류하는 미크론 단위의 이물질 뿐만 아니라 나노 단위의 이물질을 완전히 제거하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to completely remove not only the foreign matter in the micron unit but also the foreign matter in the nano unit remaining on the surface of a substrate subjected to a chemical mechanical polishing process.
이와 함께, 본 발명은, 세정 패드에 의한 기판의 접촉 세정 공정 중에 스크래치의 발생을 억제하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to suppress the occurrence of scratches during the contact cleaning process of the substrate by the cleaning pad.
또한, 본 발명은 기판을 이송하면서 세정하여 세정 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to improve cleaning efficiency by cleaning while transferring a substrate.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판의 표면을 세정 패드의 접촉 판면으로 1차 세정하고, 상기 기판에 스팀을 분사하여 비접촉 방식으로 2차 세정하여, 기판에 잔류하는 이물질을 제거하는 기판 세정 장치를 제공한다.In order to achieve the objects of the present invention described above, the present invention first cleans the surface of the substrate with the contact plate surface of the cleaning pad, and sprays steam onto the substrate to perform secondary cleaning in a non-contact manner, thereby removing foreign substances remaining on the substrate. A substrate cleaning apparatus to be removed is provided.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 화학 기계적 연마 공정이 행해진 기판의 표면에 잔류하는 미크론 단위의 이물질과 나노 단위의 이물질을 완전히 제거하는 효과를 얻을 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an effect of completely removing micron-level foreign matter and nano-level foreign matter remaining on the surface of the substrate subjected to the chemical mechanical polishing process.
본 발명에 따르면, 기판의 접촉 세정 공정 중에 세정 패드의 접촉 세정력의 방향을 불일정하게 제어하여 세정 패드에 의한 스크래치를 방지하는 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, it is possible to obtain an effect of preventing scratches caused by the cleaning pad by controlling the direction of the contact cleaning force of the cleaning pad unevenly during the contact cleaning process of the substrate.
본 발명에 따르면, 화학 기계적 연마 공정이 행해진 기판에 잔류하는 고경도의 이물질에 의해 기판의 스크래치를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to obtain an effect of preventing scratches on the substrate by foreign substances of high hardness remaining on the substrate subjected to the chemical mechanical polishing process.
본 발명에 따르면, 기판을 쉼없이 연속하여 세정 공정을 하여 공정 효율을 높이는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to obtain an effect of increasing process efficiency by continuously performing a cleaning process on a substrate.
도1은 종래의 기판 세정 장치의 구성을 도시한 도면,
도2a 및 도2b는 도1의 세정 패드의 처짐 구성을 도시한 도면,
도3은 종래의 다른 형태의 기판 세정 장치의 구성을 도시한 도면,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치의 구성을 도시한 평면도,
도5는 도4의 제1세정유닛의 구성을 도시한 평면도,
도6은 도5의 절단선 Ⅵ-Ⅵ에 따른 단면도,
도7은 도6의 측면도,
도7은 도4의 'A'부분의 확대도,
도8은 도4의 세정 패드의 세정 원리를 설명하기 위한 도면,
도9는 도6의 'B'부분의 확대도,
도10a는 패드 세정 유닛에 의한 세정 패드의 세정 공정을 도시한 도면,
도10b은 도10a의 패드 세정 유닛의 세정 플래이트의 상면을 도시한 도면,
도11 및 도12는 본 발명의 다른 형태의 제1세정유닛의 구성을 도시한 평면도,
도13은 도4의 헹굼 유닛의 구성을 도시한 도면,
도14는 도4의 제2세정유닛의 구성을 도시한 도면,
도15는 도4의 제3세정유닛의 구성을 도시한 도면,
도16은 도15의 노즐 유닛의 종단면도,
도17은 도16의 'B'부분의 확대도,
도18은 도16의 절단선 X-X에 따른 확대 단면도,
도19는 도4의 건조 유닛의 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a conventional substrate cleaning apparatus.
2A and 2B are views showing a sagging configuration of the cleaning pad of FIG. 1;
3 is a diagram showing a configuration of another conventional substrate cleaning apparatus;
4 is a plan view showing the configuration of a substrate cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention;
5 is a plan view showing the configuration of the first cleaning unit of FIG. 4;
6 is a cross-sectional view taken along the cutting line VI-VI of FIG. 5;
Figure 7 is a side view of Figure 6;
Fig. 7 is an enlarged view of part'A' of Fig. 4;
Fig. 8 is a diagram for explaining the cleaning principle of the cleaning pad of Fig. 4;
9 is an enlarged view of part'B' of FIG. 6;
Fig. 10A is a diagram showing a cleaning process of a cleaning pad by a pad cleaning unit;
Fig. 10B is a view showing the top surface of the cleaning plate of the pad cleaning unit of Fig. 10A;
11 and 12 are plan views showing the configuration of another type of first cleaning unit according to the present invention;
Fig. 13 is a diagram showing the configuration of the rinsing unit of Fig. 4;
Fig. 14 is a diagram showing the configuration of the second cleaning unit of Fig. 4;
15 is a diagram showing the configuration of the third cleaning unit of FIG. 4;
Fig. 16 is a longitudinal sectional view of the nozzle unit of Fig. 15;
Fig. 17 is an enlarged view of part'B' of Fig. 16;
Fig. 18 is an enlarged cross-sectional view taken along the cut line XX in Fig. 16;
Fig. 19 is a diagram showing the configuration of the drying unit of Fig. 4;
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. For reference, in the present description, the same numbers refer to substantially the same elements, and under these rules, contents described in other drawings may be cited, and contents that are determined to be obvious to those skilled in the art or repeated may be omitted.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 세정 장치(1)는, 기판(G)의 저면을 지지하면서 기판을 이송시키는 지지부(110)와, 기판(G)을 헹구는 헹굼 유닛(RU)과, 기판(G)이 제1영역(I)에 도달하면 기판(G)을 접촉세정하는 제1세정유닛(100)과, 기판(G)이 제2영역(Ⅱ)에 도달하면 기판(G)을 비접촉 세정하는 제2세정유닛(200)과, 기판(G)이 제3영역(ⅢI)에 도달하면 기판(G)을 비접촉세정하는 제3세정유닛(300)과, 기판(G)이 제4영역(Ⅳ)에 도달하면 기판(G)을 건조시키는 건조 유닛(400)을 포함하여 구성된다. As shown in the drawing, the
여기서, 각각의 유닛(RU, 100, 200, 300, 400)은 개방된 공간에 배치될 수도 있지만, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 외기와 밀폐된 챔버(66) 내에 설치되고, 각각의 챔버(66)를 통과할 때에 개폐 셔터(67)가 개폐(67d)되는 것에 의해 기판(G)의 일방향(xd)으로의 이송이 가능해진다. Here, each unit (RU, 100, 200, 300, 400) may be disposed in an open space, but according to a preferred embodiment of the present invention, it is installed in a
상기 지지부(110)는, 도5 내지 도6에 도시된 바와 같이, 다수의 이송 롤러(112)에 의하여 기판(G)을 정해진 방향(xd)으로 이송하며, 동시에 기판(G)의 저면을 지지한다. 지지부(110)는 기판(G)을 수취하여 제1영역(I)으로부터 제4영역(Ⅳ)을 통과하여 기판(G)이 배출되는 위치까지 연장 형성된다. As shown in Figs. 5 to 6, the
다수의 이송 롤러(112)는 기판(G)의 저면에 균일하게 다수 분포되며, 기판(G)의 처짐량이 허용 범위 이내가 되도록 이송 방향으로의 간격이 정해진다. 동시에 다수의 이송 롤러(112)를 회전 구동하기 위하여, 이송 방향에 수직하게 배열된 회전축(114)에 이송 롤러(112)가 고정 설치되고, 회전축(114)이 구동부(M1)에 의해 회전 구동(110r)됨에 따라, 다수의 이송 롤러(112)는 모두 동일한 회전 속도로 회전하면서 기판(G)을 이송시킨다. A plurality of
각 영역에서 세정 유닛(100, 200, 300)에 의하여 기판(G)이 세정되는 동안에 이송 롤러(112)는 회전이 정지될 수도 있고, 연속하여 회전하여 기판(G)이 이송되면서 세정되도록 구성될 수도 있다. 공정의 효율을 위하여, 제1세정유닛(100)과 제2세정유닛(200)과 제3세정유닛(300)과 건조유닛(400)은 일직선 형태로 배열되는 것이 바람직하다.While the substrate (G) is cleaned by the cleaning units (100, 200, 300) in each area, the
상기 헹굼 유닛(RU)은, 도4 및 도13에 도시된 바와 같이, 기판(G)이 행굼 영역(RA)에 위치하면, 행굼수 공급부(RP)로부터 헹굼수를 공급받아 공급되는 기판(G)의 표면에 헹굼수 분사노즐(RA)로부터 헹굼수(71)를 분사하여, 기판(G)의 표면에 잔류하는 커다란 이물질을 기판(G)의 바깥으로 밀어내는 것으로 제거한다. 이를 위하여, 행굼수 분사노즐(RA)은 다량의 헹굼수를 제트 형태로 기판(G)의 표면에 수직 또는 경사지게 분사하는 것이 바람직하다.As shown in FIGS. 4 and 13, the rinsing unit RU receives and supplies rinse water from the rinse water supply unit RP when the substrate G is located in the rinse area RA. ), the rinsing
헹굼 유닛(RU)은 독자적으로 기판(G)을 수용할 수 있을 정도의 길이로 형성될 수 있지만, 도4에 도시된 바와 같이, 지지부(110)에 의해 이송되는 과정에서 기판(G)의 표면에 헹굼수(71)를 공급하도록 구성되어, 이송 중인 기판(G)의 표면으로부터 커다란 이물질을 제거할 수도 있다. The rinsing unit RU may be formed to have a length sufficient to accommodate the substrate G independently, but as shown in FIG. 4, the surface of the substrate G is transferred by the
도4에 도시된 바와 같이, 행굼 유닛(RU)은 커다란 이물질이 가장 많이 잔류하는 화학기계적 연마 공정이 종료된 상태의 기판이 제1세정유닛(100)에 공급되기 이전에 배치되고, 제1세정유닛(100)에 의해 접촉 세정 공정이 종료된 상태에서 기판에 잔류하는 미크론 단위의 이물질을 제거하기 위하여 제1영역(I)과 제2영역(II)의 사이에 배치된다. As shown in FIG. 4, the rinse unit RU is disposed before the substrate in the state in which the chemical mechanical polishing process in which the largest amount of large foreign matter remains is finished is supplied to the
또한, 비접촉 세정 공정을 행하는 제2세정유닛(200)과 제3세정유닛(300)의 사이와 그 전후에 배치될 수도 있다. In addition, it may be disposed between and before and after the
상기 제1세정 유닛(100)은, 헹굼 유닛(RU)을 통과하면서 기판(G)에 고착되지 않은 커다란 이물질이 제거된 상태의 기판(G)의 판면을 접촉 세정한다. 이를 위하여, 제1세정유닛(100)은, 세정 패드(122)가 회전 가능하게 구비된 패드 세정기(120)와, 패드 세정기(120)에 의해 기판(G)을 세정하는 공정 중에 기판(G)의 변위를 구속하는 제한 부재(130)와, 패드 세정기(120)를 회전 가능하게 설치하고 있는 안내바(140)와, 기판의 세정 공정을 준비하기 위하여 패드 세정기(120)의 세정 패드(122)를 세정하는 패드 세정 유닛(150)과, 패드 세정기(120)의 세정 패드(122)와 기판(G)의 사이에 세정액(99)을 공급하는 세정액 공급부(160)를 포함하여 구성된다. The
여기서, 도6에 도시된 바와 같이, 패드 세정기(120)는 지지부(110)에 지지된 기판(G)의 표면을 접촉 판면(122s)이 자전하면서 접촉 세정하는 세정 패드(122)와, 세정 패드(122)의 접촉 판면(122s)이 하부에 드러난 상태로 세정 패드(122)를 고정하는 패드 홀더(124)와, 구동 모터(M2)의 회전 구동력을 전달하는 전달축(126)을 포함한다. Here, as shown in Fig. 6, the
여기서, 도면에 도시된 바와 같이, 세정 패드(122)는 디스크 형태의 스폰지로 형성되어 판면(122s)이 기판(G)에 접촉한 상태로 자전하면서 기판(G)을 접촉세정한다. 즉, 구동 모터(M2)가 회전하면, 전달축(126)을 경유하여 패드 홀더(124)를 회전시키고, 패드 홀더(124)에 고정된 세정 패드(122)는 자전(120r)하면서 그 접촉 판면(122s)의 마찰 세정력에 의해 기판(G)을 세정한다. Here, as shown in the drawing, the
세정 패드(122)는 미세 기공이 형성되어 세정액을 머금을 수 있으면서, 기판에 비하여 경도가 낮은 재질로 형성된다. 이를 통해, 기판의 세정 공정 중에 이물질을 세정 패드(122)에 밀착시키면서 기판으로부터 이물질을 제거할 수 있으면서, 세정액이 머금은 상태이어서 기판(G)에 마찰 세정력을 보다 효과적으로 인가할 수 있다. 예를 들어, 세정 패드(122)는 폴리비닐알콜(PVA), 폴리우레탄 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. The
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 세정 패드(122)의 저면에 위치한 접촉 판면은 편평한 표면으로 형성될 수 있으며, 다수의 원형 또는 다각형 돌기(미도시)가 돌출 형성될 수 있다. 이에 따라, 세정 패드(122)의 접촉 판면(122s)이 기판(G)과 접촉 세정하는 동안에, 세정 패드(122)의 돌기는 기판(G)에 눌려 주변의 표면과 유사한 높이를 가지면서, 기판(G)을 탄성 가압하는 가압력이 커져 기판 세정의 효율을 높일 수 있다. 이 뿐만 아니라, 세정 패드(122)의 돌기가 기판(G)에 눌려 함몰되면서, 돌기의 둘레에 함몰되는 함몰부가 형성되어, 기판(G)에 잔류하는 이물질을 수용함으로써, 기판(G)의 표면으로부터 이물질을 제거하는 효율을 높일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the contact plate surface located on the bottom surface of the
패드 홀더(124)는 세정 패드(122)를 고정하도록 마그네틱을 이용하거나 공기압에 의해 물리적으로 그립하는 그립부를 구비하여 탈/착식으로 교체가 용이하게 구비될 수 있다.The
패드 세정기(120)는 안내 바(140)에 고정되어, 안내바(140)의 왕복 회전 운동(140d)에 따라 함께 곡선 경로를 왕복하고, 구동 모터(M2)에 의해 자전하므로, 자전에 의한 회전 운동과 안내 바(140)에 의한 왕복 운동을 병행하게 된다. 도면에는 안내바(140)가 왕복 회전 운동하는 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 패드 세정기(120)가 정해진 직선 경로를 왕복 운동하도록 구성될 수도 있다. The
상기 구속 부재(130)는 이송 롤러(112)에 의하여 이송되는 기판(G)의 양측에 배치되어, 세정 패드(122)와의 마찰에 의해 기판(G)이 밀려 회전하거나 이동하는 변위를 구속한다. 기판(G)의 이송이 원활히 이루어지도록 기판(G)의 양측면과 구속 부재(130)의 사이에는 틈새(c)가 존재하게 설정되며, 기판(G)의 측면 길이에 따라 틈새(c)가 다르게 정해진다. 바람직하게는, 기판(G)의 틀어짐 회전 각도를 1~5도 이내가 되게 하는 틈새(c)로 구속 부재(130)의 위치가 정해진다. 이에 따라, 도면에 도시되지 않았지만, 구속 부재(130)는 기판(G)의 폭방향(이송 방향에 수직한 방향)으로 이동 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. The constraining
도면에는 구속 부재(130)가 일정한 플레이트 형태로 이격 배치되는 구성이 예시되어 있지만, 세정 공정 중에 세정 패드(122) 및 세정액(99)과의 마찰 등에 의하여 기판이 이탈되는 현상을 방지하기 위해서 기판의 측면과 접촉하도록 배치되는 다수의 가이드롤러로 형성될 수도 있다. Although the configuration in which the constraining
상기 안내 바(140)는 패드 세정기(120)을 고정시킨 상태로 패드 세정기(120)를 직선 또는 곡선 이동(120d)할 수 있도록 한다. 이를 위하여, 안내 바(140)는 수평방향으로 연장된 수평 바(142)와, 수평 바(142)의 힌지축 역할을 하는 안내 기둥(144)과, 안내 기둥(144)을 정해진 각도만큼 왕복 회전 운동을 하도록 구동하는 구동부(M4)를 포함한다. 이에 따라, 수평 바(142)에 회전 가능하게 설치된 패드 홀더(124)는 힌지축인 안내 기둥(144)을 중심으로 왕복 회전 운동을 병행하게 된다. The
도7에 도시된 바와 같이, 구동부(M4)에 의해 안내 기둥(144)이 왕복 회전 운동을 하면, 수평 바(142)는 정해진 각도만큼 회전 운동(140d)을 하게 된다. 도면에는 수평 바(142)가 왕복 회전 운동을 하여 이에 설치된 세정 패드(122)가 호 형태의 곡선 경로를 왕복 이동하는 구성이 나타나 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 세정 패드(122)가 직선 형태의 경로를 왕복 이동하도록 구성될 수도 있다. As shown in FIG. 7, when the
이와 동시에, 수평 바(142)에 고정된 패드 세정기(120)은 구동부(M2)에 의해 패드 홀더(124)를 자전시킨다. 이에 따라, 패드 세정기(120)에 고정된 세정 패드(122)는 구동부(M2)의 회전 구동력에 의하여 자전(120r)을 하면서, 구동부(M4)에 의한 수평 바(142)의 왕복 회전 운동에 의하여 호 형태의 경로로 왕복이동(120d)을 병행한다. 세정 패드(122)의 자전(120r)에 의한 마찰 세정력은 세정 패드(122)의 접선 방향방향으로 작용하고, 세정 패드(122)의 왕복 회전 운동(140d)에 의한 마찰 세정력은 수평 바(142)의 회전 경로의 접선 방향으로 작용하므로, 세정 패드(122)는 기판(G)의 위치에 따라 서로 다른 방향의 마찰 세정력이 발휘된다. At the same time, the
구체적으로는, 도8에 도시된 바와 같이, 기판의 제1위치(P1)에서는 세정 패드(122)의 자전(120r)에 의한 마찰 세정력(Fd1)과 세정 패드(122)의 수평 바(142)에 의한 이동(120d)에 의한 마찰 세정력(Fr1)의 합력(F1)이 마찰 세정력으로 작용한다. 그리고, 기판의 제2위치(P2)에서는 세정 패드(122)의 자전(120r)에 의한 마찰 세정력(Fd2)과 세정 패드(122)의 수평 바(142)에 의한 이동(120d)에 의한 마찰 세정력(Fr2)의 합력(F2)이 마찰 세정력으로 작용한다. 즉, 세정 패드(122)의 제1위치(P1)에서의 마찰 세정력(F1)과 제2위치(P2)에서의 마찰 세정력(F2)은 서로 다른 방향으로 작용한다. 이처럼, 세정 패드(122)는 스스로 자전(120r)하면서 안내 바(140)의 왕복 회전 운동(140d)에 의하여 호 형태로 왕복 이동(120d)을 함에 따라, 기판의 위치에 따라 서로 다른 방향으로 마찰 세정력이 작용하여, 세정 패드(122)에 의해 기판의 표면에 스크래치가 생기는 것을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. Specifically, as shown in Fig. 8, in the first position P1 of the substrate, the friction cleaning force Fd1 due to the
한편, 상기 패드 세정 유닛(150)은, 기판(G)의 바깥에 위치한 패드 세정 영역(CZ)에 설치되어, 패드 세정 영역(CZ)으로 이동한 패드 세정기(120)의 세정 패드(122)를 세정한다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 세정 패드(122)는 다수로 구비되고, 세정 패드(122)들 중의 일부인 제1세정패드는 기판(G)의 세정공정에 사용되고, 세정 패드(122) 들중 다른 일부인 제2세정패드는 패드 세정유닛(150)에 의하여 세정되어 그 다음의 기판 세정 공정을 준비한다. 그리고, 제2세정패드가 기판 세정 공정에 사용되면, 제1세정패드는 패드 세정유닛(150)에 의하여 세정된다. 이를 통해, 기판(G)이 공급됨에 따라 제1세정패드와 제2세정패드가 번갈아가면서 기판을 세정하므로, 연속하여 쉼없이 기판의 세정 공정이 행해지는 효과를 얻을 수 있다.On the other hand, the
이를 위하여, 패드 세정 유닛(150)은, 기판의 바깥에서 세정하고자 하는 세정 패드(122)에 대향하게 배치되어 구동부(M5)에 의해 상하 이동(150d)이 가능하게 설치된 세정 플레이트(154)와, 세정 플레이트(154)에 배치되어 세정액을 고압 분사하는 다수의 세정액 분사 노즐(152)을 포함한다. To this end, the
한편, 세정 플레이트(154)의 상면(150s)은, 도10b에 도시된 바와 같이, 평탄면(150s1)에 비하여 상방으로 돌출된 타격 돌기(154a)가 다수 구비된다. 그리고, 세정 패드(122)의 세정 공정 중에 구동부(M5)에 의하여 상하 이동(150d)을 반복하여 세정 패드(122)에 반복하여 타격하도록 작동할 수 있다. 이에 따라, 세정 패드(122)에 묻어있는 이물질은 고압 분사되는 세정액에 의해 세정 패드(122)로부터 분리될 뿐만 아니라, 세정 플레이트(154)로부터 돌출된 타격 돌기(154a)가 물리적으로 반복하여 툭툭 치는 것에 의해 세정 패드(122)에 잔류하는 이물질을 보다 확실하게 분리시켜 제거할 수 있다. 경우에 따라서는, 세정 플레이트(152)에는 스팀젯이나 음향파 (초음파) 발진기가 구비되어, 세정 패드(122)에 적체된 이물질의 제거에 활용될 수도 있다. On the other hand, the
따라서, 짧은 시간에 세정 패드(122)에 묻어있는 이물질을 보다 확실히 제거할 수 있으므로, 제1안내바(1401)와 제2안내바(1402)에 설치된 세정패드로 각각 번갈아가면서 기판(G)의 세정 공정을 행하여 공정 효율을 높이는 효과를 얻을 수 있다. 도7에는 제1안내바(1401)와 제2안내바(1402)에 각각 하나의 패드 세정기(120)가 하나씩 구비된 구성이 예시되어 있지만, 도11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1세정유닛(102)은 하나의 안내바(1401, 1402)에 다수의 패드 세정기(120)가 설치되어 기판(G)의 세정 효율을 보다 높일 수도 있다. Therefore, it is possible to more reliably remove foreign substances from the
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1세정유닛(103)는, 도12에 도시된 바와 같이, 안내바(340)는 폐곡선 형태로 배치되도록 구성될 수 있다. 즉, 세정 패드(122)를 파지하는 패드 홀더(124)는 안내 바(340)를 따라 독립적으로 이동할 수 있으면서, 스스로 자전 가능하게 설치된다. 예를 들어, 패드 홀더(124)는 각각을 자전시키는 구동 모터가 구비되고, 구동 모터와 함께 리니어 모터의 원리로 코일에 인가되는 전원에 의해 패드 홀더(124)가 제각각 독립적으로 폐곡선 형태의 안내 바를 따라 이동 가능하게 구성될 수 있다. 이에 의해서도, 다수의 세정 패드(122)에 의하여 기판의 세정 공정이 행해지고, 기판(G)의 바깥 영역(CZ)에 위치한 세정 패드에 대하여 패드 세정 유닛(150)에 의한 패드 세정 공정이 행해질 수 있다.On the other hand, the first cleaning unit 103 according to another embodiment of the present invention, as shown in Figure 12, the
한편, 세정 패드(122)의 세정 공정은 기판 세정 공정 중에 행해질 수도 있으며, 기판 세정 공정의 전후에 선택적으로 진행될 수 있다. 패드 세정 유닛(150)은 기판의 세정 공정 중에 기판의 바깥에 배치되어 세정 패드의 세정이 필요한 때에 세정 패드가 패드 세정 영역(CZ)으로 이동하여 세정될 수도 있으며, 도면에 도시되지 않았지만, 패드 세정 유닛(150)이 세정 패드(122)가 위치한 곳으로 이동하여 세정할 수도 있다.Meanwhile, the cleaning process of the
상기 세정액 공급부(160)는 기판(G)의 세정 공정 중에 세정액(99)을 기판(G)과 세정 패드(122)의 사이에 공급한다. 세정액(99)은 세정 패드(122)의 바깥에서 공급될 수도 있으며, 세정 패드(122)의 접촉 판면에 세정액(99)이 직접 공급될 수 있다. 이를 위하여, 패드 홀더(124)에는 세정 패드(122)에 세정액을 공급하는 공급 유로(124a)가 형성되며, 세정 패드에도 세정액이 공급되는 공급 유로(122x)가 형성될 수 있다. 도면에는 세정 패드(122)에 공급 유로(122x)가 형성된 구성이 예시되어 있지만, 패드 홀더(124)에만 공급 유로(124a)가 형성되고 세정 패드(122)에는 공급 유로가 구비되지 않을 수도 있다. The cleaning
이에 따라, 세정액 공급부(160)로부터 공급되는 세정액(99)은 세정 패드(122)와 기판(G)의 사이에 직접 공급되므로, 세정액의 사용량이 낭비되지 않고 온전히 기판(G)의 세정 공정에 사용될 수 있다. 이와 동시에, 복수개의 세정 패드가 기판을 세정할 때, 기판과 접촉하지 않는 세정 패드의 후면으로 초순수나 케미칼 등의 세정액을 공급하여, 세정 패드(122)의 미세기공을 통하여 기판과 접촉하는 세정 패드(122)의 전체 표면으로 유체가 균일하게 퍼지게 할 수 있다. Accordingly, since the cleaning
여기서, 세정액 공급부(160)는 세정액 공급유로(124a, 122x)를 통해 공급되는 세정액의 공급압력을 조절한다. 이에 따라, 세정액의 공급압력이 높아지면, 세정 패드(122)와 기판(G) 사이의 간극(h)을 크게 할 수 있으며, 세정액의 공급압력이 낮아지면, 세정 패드(122)와 기판(G)의 간극(h)을 줄일 수 있다. 이에 따라, 세정 패드(122)와 기판 사이의 마찰과, 브러쉬의 회전력에 의한 기판 상의 유체의 드래그 힘을 사용하여 기판의 세정 효과를 높일 수 있다.Here, the cleaning
부수적으로, 공급되는 기판(G)에 잔류하는 이물질이 많은 경우에는, 1차적으로 세정액 공급부(160)로부터 공급되는 세정액의 공급압력을 크게 하여, 기판(G)과 세정 패드(122) 사이의 간극(h)이 충분히 커짐에 따라, 그 간극(h)에 이물질이 수용되어 이물질에 의해 기판(G)에 스크래치가 발생되는 것을 방지하면서 이물질을 세정 패드(122)의 함몰부(122y)에 수용시키고, 2차적으로 세정액 공급부(160)로부터 공급되는 세정액의 공급압력을 점점 줄이는 것에 의해, 큰 이물질을 함몰부(122y)에 수용한 상태에서 기판(G)에 잔류하는 작은 이물질을 제거하는 방식에 의해, 기판의 스크래치를 방지하면서 기판으로부터 이물질을 보다 효율적으로 제거하는 효과를 얻을 수도 있다. Incidentally, when there is a large amount of foreign matter remaining on the supplied substrate G, the supply pressure of the cleaning solution supplied from the cleaning
상기와 같이, 본 발명은, 대면적 기판(G)이 일방향(xd)으로 공급되는 동안에, 디스크 형태의 미세 기공 구조를 갖는 세정 패드(122)를 사용하여 대면적 기판을 세정하여, 대략 0.5㎛ 이상의 미크론 단위의 이물질을 제거한다. 특히, 기판(G)이 일방향으로 이동하는 동안에 기판(G)을 세정하는 디스크형 세정 패드(122)를 고속으로 회전시키면서 기판의 일측 가장자리에서 반대측 가장자리로 반복적으로 직선 또는 곡선 경로로 이동시키면서 기판(G)을 세정함으로써, 세정 패드(122)에 의한 마찰 세정력(F1, F2)이 기판의 위치(P1, P2)에 따라 서로 다른 방향으로 작용하여, 세정 패드(122)에 의해 기판의 표면에 스크래치가 생기는 것을 억제하면서 기판을 세정하는 효과를 얻을 수 있다. As described above, in the present invention, while the large-area substrate (G) is supplied in one direction (xd), the large-area substrate is cleaned using the
또한, 세정 패드(122)에도 하나 이상의 유체통로(122x)를 구비하여 기판(G)과 세정 패드(122) 사이에 세정액(99)을 공급할 수도 있다. 이에 따라, 세정 패드(122)로 공급되는 유체의 압력과 유량을 조절하여 패드와 기판 사이의 간극을 조절할 수 있다. 즉, 기판(G)의 세정 패드(122)에 대한 상대속도, 즉, 세정 패드의 자전 속도와 이동 속도에 의한 드래그(Drag) 힘이 세정액에 작용하여 파티클 등의 이물질을 세정하는 비접촉 방식과 스펀지의 표면과 파티클 간의 물리적 충격량에 의해 세정하는 접촉방식으로 기판의 세정 공정이 행해진다. In addition, the
상기 제2세정유닛(200)은, 제1세정유닛(100)에 의하여 접촉 세정 공정이 종료된 기판(G)이 제2영역(Ⅱ)에 위치하면, 스팀 분사 노즐(201)로부터 고온의 스팀(299)을 분사하여 기판(G)에 부착된 나노 단위의 이물질을 열적 부유 상태가 되게 한다. The
즉, 고온의 스팀(299)이 기판(G)에 분사되면, 나노 단위의 이물질과 기판(G)의 사이 틈새에 유입되어 있는 공기가 팽창하면서, 나노 단위의 이물질을 기판(G)으로부터 분리시키는 힘으로 작용하면서, 미세 이물질이 열에 의해 부유(floating)된 상태가 된다. In other words, when the high-
이를 위하여, 고온증기 공급부(220)로부터 120℃ 이상의 증기(291)가 스팀 분사 노즐(201)에 공급되고, 순수 공급부(230)로부터 100℃ 미만의 초순수(292)가 스팀 분사 노즐(201)에 미량 공급되면서, 초순수의 끓는점 이상인 온도인 100℃ 이상의 고온의 스팀(299)이 노즐(201)을 통해 분사된다. 예를 들어, 초순수(292)의 공급량은 고온증기 공급부(200)로부터 공급되는 증기(291)의 체적의 1/10 내지 1/1000로 정해질 수 있다. 이 때, 100℃ 미만의 초순수를 공급 받아서 노즐 내부에서 분기시켜, 일측은 노즐 내부에서 유도가열이나 전자기파를 사용하여 생성한 후 다시 노즐 내부에서 섞어서 분사할 수도 있다. 스팀 분사 노즐(201)은 기판 크기에 적합한 복수의 노즐 또는 슬릿형 노즐이 사용될 수 있다. To this end,
이와 같이, 고온 증기에 미량의 초순수가 혼합되면서, 순간적으로 초순수가 기화되어 고온 스팀 상태로 토출됨에 따라, 고온의 스팀(299)의 열용량이 보다 더 커지면서, 기판에 고착된 나노 단위의 이물질에 증기열을 전달하므로, 나노 단위의 이물질과 기판 사이에 채워진 미세 공기가 팽창하면서 나노 단위의 이물질을 기판과 확실히 이격시키게 된다. In this way, as a trace amount of ultrapure water is mixed with the high-temperature steam, the ultrapure water is vaporized instantaneously and discharged in a high-temperature steam state, thereby increasing the heat capacity of the high-
즉, 상기와 같은 고온의 스팀(299)에 의해서는 미크론 단위의 이물질은 그 자체로 중량이 상대적으로 커서 부착력을 해제시키기에 충분하지 않고, 미세 기공이 형성된 세정 패드(122)에 의한 접촉 세정에 의해서는 나노단위의 이물질을 분리시키는 데 한계가 있으므로, 본 발명은, 1차적으로 세정 패드(122)에 의한 접촉 세정에 의하여 미크론 단위의 이물질을 먼저 제거하고, 2차적으로 고온의 스팀(299)을 분사하여 나노 단위의 이물질을 기판(G)의 표면으로부터 이격 분리시키는 열적 부유 상태로 들뜨게 된다. That is, by the high-
상기 제3세정유닛(300)은, 제2세정유닛(200)에서 세정되어 나노 단위의 이물질이 기판 표면으로부터 열적 부유 상태로 된 이물질을 제거하기 위한 것으로서, 도15에 도시된 바와 같이, 제2세정유닛(200)에서 세정된 기판(G)이 제3영역(Ⅲ)에 위치하면, 세정액과 기체를 혼합한 혼합 유체 (또는 이류체)를 분사하여 기판(G)의 표면에서 열적 부유 상태인 나노 단위의 이물질을 기판(G)으로부터 제거한다. The
이를 위하여, 제3세정유닛(300)은 기체 공급부(329)로부터 이산화탄소, 질소, 압축 공기 중 어느 하나 이상의 고압 기체(392)를 공급받고, 액체 공급부(339)로부터 세정액(393)을 노즐 유닛공급받아, 액체 상태의 세정액과 기체 상태이 혼합된 혼합 유체(399)가 회오리 형태로 버블화된 상태로 토출되어, 혼합 유체의 기체에 의해 기판(G)에 대해 열적 부유 상태인 이물질을 기판(G)의 바깥으로 밀어내어 제거한다. To this end, the
보다 구체적으로는, 도16 내지 도18에 도시된 바와 같이, 노즐 유닛(301)은, 혼합 챔버(312)가 형성된 노즐 바디(310)와, 혼합 챔버(312)에 제1방향으로 기체를 공급하는 기체공급유로(320)와, 혼합 챔버(312)에 제1방향에 교차하는 제2방향으로 액체를 공급하는 복수개의 액체공급통로(331)를 구비하는 액체공급유로(330)와, 혼합 챔버(312)에 연통되며 혼합 챔버(312)에서 혼합된 혼합 유체를 노즐 바디(310)의 외부로 배출하는 배출유로(340)를 포함한다. More specifically, as shown in Figs. 16 to 18, the
여기서, 노즐 바디(310)는 소정 길이를 갖도록 형성되며, 노즐 바디(310)의 상단 내부에는 서로 다른 기체와 액체가 혼합되는 혼합 챔버(312)가 구비된다. Here, the
기체공급유로(320)는 기체 공급부(329)로부터 공급받은 기체(예를 들어, 질소)를 혼합 챔버(312)에 제1방향(노즐 바디(310)의 길이 방향)으로 공급하도록 혼합 챔버(312)와 연통되게 형성된다. 구체적으로, 기체공급유로(320)는 혼합 챔버(312)의 상부에 수직한 방향을 따라 형성되며, 혼합 챔버(312)의 내부에는 상부에서 하부 방향으로 기체가 공급된다.The
액체공급유로(330)는 혼합 챔버(312)에 제1방향에 교차하는 제2방향으로 액체(예를 들어, DIW나 세정액)를 공급하도록 마련되되, 제1방향에 교차하는 제2방향으로 혼합 챔버(312)에 액체를 공급하는 복수개의 액체공급통로(331)를 포함한다. 구체적으로, 복수개의 액체공급통로(331)는 혼합 챔버(312)의 측부에 수평한 방향을 따라 형성되며, 혼합 챔버(312)의 내부에는 측부에서 중심 방향으로 유체가 공급된다. 경우에 따라서는 복수개의 액체공급통로가 경사지게 형성되어 혼합 챔버의 내부에 경사지게 유체를 공급하는 것도 가능하다.The
바람직하게, 복수개의 액체공급통로(331)는 혼합 챔버(312)의 원주 방향을 따라 등간격으로 이격되게 배치된다. 이하에서는 혼합 챔버(312)에 6개의 액체공급통로(331)가 혼합 챔버(312)의 원주 방향을 따라 등간격으로 이격되게 배치된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 액체공급유로가 5개 이하의 액체공급통로로 구성되거나, 7개 이상의 액체공급통로를 포함하는 것도 가능하다.Preferably, the plurality of
배출유로(340)는 혼합 챔버(312)에 연통되며 혼합 챔버(312)에서 혼합된 혼합 유체를 노즐 바디(310)의 외부로 배출하도록 형성된다.The
구체적으로, 배출유로(340)는 혼합 챔버(312)의 하부에 노즐 바디(310)의 길이 방향(제1방향)을 따라 형성되며, 혼합 챔버(312)에서 혼합된 혼합 유체(기체+액체)는 배출유로(340)를 따라 노즐 바디(310)의 외부로 배출된다.Specifically, the
이와 같이, 본 발명은 혼합 챔버(312)에 제1방향으로 기체를 공급하고, 제1방향에 교차하는 제2방향을 따라 복수의 지점(복수개의 액체공급통로)에서 액체를 공급하는 것에 의하여, 혼합 챔버(312) 내에서 기체와 유체를 소용돌이 형태로 혼합할 수 있으므로, 혼합 챔버(312) 내에서 기체와 유체의 혼합 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 다시 말하면, 혼합 챔버(312) 내에서 수직한 방향으로 공급되는 기체 유동의 둘레에 방사상으로 균일하게 액체가 공급되도록 하는 것에 의하여, 혼합 챔버(312) 내에서 기체와 액체가 혼합되지 않은 상태로 특정 영역으로 쏠리는 현상을 최소화할 수 있으며, 혼합 챔버(312) 내에서 기체와 유체를 보다 균일하게 혼합하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, the present invention supplies gas to the mixing
바람직하게, 복수개의 액체공급통로(331)는 액체공급챔버(332)에 연통되며, 액체는 액체공급챔버(332)를 거쳐 복수개의 액체공급통로(331)로 공급된다. 즉, 액체공급챔버(332)는 링 형태를 갖도록 혼합 챔버(312)의 둘레에 배치되며, 복수개의 액체공급통로(331)는 액체공급챔버(332)로부터 분기된다. 이때, 노즐 바디(310)의 벽면에는 액체공급유로(330)와 연통되는 액체공급홀(314)이 형성되며, 액체공급홀(314)으로 공급된 액체는 먼저 액체공급챔버(332)에 채워진 후, 복수개의 액체공급통로(331)를 통해 혼합 챔버(312)의 내부로 공급된다.Preferably, the plurality of
이와 같이, 액체가 액체공급챔버(332)를 거친 후 복수개의 액체공급통로(331)를 통해 혼합 챔버(312)의 내부로 공급되도록 하는 것에 의하여, 복수개의 액체공급통로(331)로부터 공급되는 액체의 공급 압력 및 공급량을 균일하게 유지하여, 혼합 챔버(312)의 내부에서 기체와 액체를 보다 균일하게 혼합하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, the liquid supplied from the plurality of
바람직하게, 노즐 바디(310)의 내부에는 인서트 수용부(310a)가 형성되고, 인서트 수용부(310a)에는 노즐 인서트(350)가 수용되되, 노즐 인서트(350)에는 혼합 챔버(312)와, 기체공급유로(320)와, 액체공급유로(330)가 형성된다.Preferably, an
이와 같이, 노즐 바디(310)의 내부에 수용되는 노즐 인서트(350)를 매개로 혼합 챔버(312)와, 기체공급유로(320)와, 액체공급유로(330)가 형성되도록 하는 것에 의하여, 노즐 유닛(301)을 가공하는 것이 용이해지며, 노즐에 가해지는 압력을 분산시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 경우에 따라서는, 노즐 바디 자체에 혼합 챔버, 기체공급유로, 액체공급유로를 직접 형성하는 것도 가능하다.In this way, by allowing the mixing
일 예로, 노즐 인서트(350)는, 기체공급유로(320)가 형성된 제1인서트부재(352)와, 내부에는 혼합 챔버(312)가 형성되고 벽면에는 액체공급유로(330)가 형성되며 제1인서트부재(352)의 하부에 배치되는 제2인서트부재(354)를 포함한다. 경우에 따라서는 노즐 인서트가 하나의 부재로 형성되는 것도 가능하다.For example, the
제1인서트부재(352)는 원기둥 블럭 형태로 형성되며, 인서트 수용부(310a)의 상부에 수용된다. 제1인서트부재(352)에 형성되는 기체공급유로(320)는 하나 또는 복수개의 기체공급통로(321)를 포함할 수 있으며, 기체공급유로(320)를 구성하는 기체공급통로(321)의 개수 및 배열 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The
제2인서트부재(354)의 중공의 원기둥 블럭 형태로 형성되며, 제1인서트부재(352)의 하부에 배치되도록 인서트 수용부(310a)의 하부에 수용된다. 제2인서트부재(354)의 내부 공간은 혼합 챔버(312)를 형성하고, 제2인서트부재(354)의 측벽면에는 복수개의 액체공급통로(331)가 관통 형성된다. 그리고, 액체공급챔버(332)는 제2인서트부재(354)의 외벽면에 개방된 링형 홈 형태로 함몰 형성되며, 제2인서트부재(354)가 인서트 수용부(310a)의 내부에 수용됨에 따라, 액체공급챔버(332)의 개구부는 인서트 수용부(310a)의 내벽면에 의해 막혀진다.It is formed in the shape of a hollow cylindrical block of the
바람직하게, 제1인서트부재(352)의 하부에는 혼합 챔버(312)의 내부에 배치되는 연장 인서트부가 돌출 형성되며, 기체는 연장인서트부(352a)를 통해 혼합 챔버(312)의 내부에 공급된다. 일 예로, 연장 인서트부의 출구단은 혼합 챔버(312)의 대략 중간 높이에서 배치될 수 있다.Preferably, an extension insert portion disposed in the mixing
이때, 제2인서트부재(354)의 측벽면에 형성되는 액체공급통로(331)는 연장 인서트부의 출구단보다 높은 높이에서 혼합 챔버(312)의 내부에 액체를 공급하도록 구성된다.At this time, the
더욱 바람직하게, 연장인서트부(352a)의 하단부 외면에는 경사안내면(352b)이 형성되고, 액체공급유로(330)를 따라 공급된 액체는 경사안내면(352b)을 따라 혼합 챔버(312)로 안내된다.More preferably, an
이와 같이, 혼합 챔버(312)의 내부에 돌출되게 배치된 연장인서트부(352a)를 통해 혼합 챔버(312)의 대략 중간 높이에서 기체를 공급하고, 액체공급유로(330)를 따라 공급된 액체가 경사안내면(352b)을 따라 혼합 챔버(312)의 내부에 하향 경사진 방향으로 안내되도록 하는 것에 의하여, 혼합 유체의 역류 현상 및 유속 저하를 방지하면서, 혼합 챔버(312) 내에서 기체와 액체 간의 혼합 균일도를 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, gas is supplied from an approximately intermediate height of the mixing
상기 배출유로(340)는 혼합 챔버(312)에서 혼합된 혼합 유체를 노즐 바디(310)의 외부로 배출하기 위해 형성되며, 혼합 챔버(312)의 하단에 연통되게 노즐 바디(310)의 길이 방향을 따라 형성된다. 바람직하게, 배출유로(340)는, 혼합 챔버(312)에 연통되는 제1배출통로(342)와, 제1배출통로(342)에 연통되며 제1배출통로(342)보다 확장된 단면적으로 갖도록 형성되는 제2배출통로(344)를 포함한다.The
이와 같이, 혼합 챔버(312)에서 혼합된 혼합 유체(기체+액체)가 제1배출통로(342)를 통과한 후, 제1배출통로(342)보다 확장된 단면적(예를 들어, 직경)을 갖는 제2배출통로(344)를 통해 배출되도록 하는 것에 의하여, 노즐 유닛(301)으로부터 분사되는 혼합 유체의 분사 입자 크기(drop size)를 균일하게 유도하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. In this way, after the mixed fluid (gas + liquid) mixed in the mixing
보다 바람직하게는, 제1배출통로(342)는 혼합 챔버(312)보다 축소된 단면적을 갖도록 형성되고, 제2배출통로(344)는 혼합 챔버(312)보다 축소된 단면적으로 갖도록 형성된다. 따라서, 혼합 챔버(312)에서 혼합된 혼합 유체는 혼합 챔버(312)보다 축소된 단면적으로 갖는 제1배출통로(342)를 거친 후, 제1배출통로(342)보다 확장된 제2배출통로(344)를 통해 노즐 유닛(301)의 외부로 분사된다.More preferably, the
이와 같이, 혼합 유체가 배출되는 배출 유로의 단면적을 줄였다가 넓어지는 형태(제1배출통로 → 제2배출통로)로 형성하는 것에 의하여, 분사되는 혼합 유체의 입자 균일도(Relative Span Factor)를 높일 수 있고, 입자 크기(drop size)를 균일하게 유도하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 혼합 유체가 서로 다른 단면적을 갖는 통로(혼합 챔버 → 제1배출통로 → 제2배출통로)를 통과하는 동안, 부피 및 압력 변화가 발생하면서 기체에 분포된 액체가 분산될 수 있으므로, 분사되는 혼합 유체의 입자 균일도를 높일 수 있고, 입자 크기를 균일하게 유도하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by reducing the cross-sectional area of the discharge passage through which the mixed fluid is discharged and then forming it in a wider shape (the first discharge passage → the second discharge passage), the particle uniformity (Relative Span Factor) of the injected mixed fluid can be increased. And, it is possible to obtain an advantageous effect of uniformly inducing a drop size. In particular, while the mixed fluid passes through passages having different cross-sectional areas (mixing chamber → first discharge passage → second discharge passage), the liquid distributed in the gas may be dispersed while volume and pressure change occurs. The particle uniformity of the mixed fluid can be increased, and an advantageous effect of uniformly inducing the particle size can be obtained.
상기 노즐 유닛(301)은 혼합 챔버(312) 내에서 액체와 기체의 혼합을 강제적으로 유도하는 혼합 유도부(360)를 포함한다. 여기서, 혼합 유도부(360)가 혼합 챔버(312) 내에서 액체와 기체의 혼합을 강제적으로 유도한다 함은, 혼합 유도부(360)가 혼합 챔버(312) 내에서 액체와 기체 중 적어도 어느 하나에 의한 회오리 유동을 강제적으로 형성하는 것으로 정의된다.The
이와 같이, 혼합 유도부(360)가 혼합 챔버(312) 내에서 강제적인 회오리 형태의 와류를 형성하는 것에 의하여, 혼합 챔버(312)에 공급된 액체가 혼합 챔버(312)의 벽면을 타고 흘러내리지 않고, 기체 중에 분포(혼합)될 수 있게 함으로써, 기체와 액체의 혼합 균일도를 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by the
혼합 유도부(360)는 혼합 챔버(312) 내에서 강제적으로 회오리 유동을 형성할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 혼합 유도부(360)는, 혼합 챔버(312)의 내벽면에 형성되는 돌출부(362)와, 혼합 챔버(312)의 내벽면에 형성되는 함몰부(364) 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 바람직하게, 돌출부(362)와 함몰부(364)는 혼합 챔버(312)의 원주 방향을 따라 연속적으로 파형(waveform)을 이루도록 혼합 챔버(312)의 내주면에 반복적으로 형성된다.The
보다 구체적으로, 돌출부(362)와 함몰부(364)는 제2인서트부재(354)의 원주 방향을 따라 제2인서트부재(354)의 내부에 형성된 혼합 챔버(312)의 내벽면에 교호적으로 해바라기 형태를 이루도록 형성된다. 바람직하게, 복수개의 돌출부(362)는 서로 동일한 형태 및 크기로 형성되고, 복수개의 함몰부(364)는 서로 동일한 형태 및 크기로 형성된다. 경우에 따라서는 복수개의 돌출부를 서로 다른 형태 및 크기로 형성하고, 복수개의 함몰부를 서로 다른 형태 및 크기로 형성하는 것도 가능하다.More specifically, the
이때, 혼합 챔버(312)에 액체를 공급하는 액체공급통로(331)는 돌출부(362)를 관통하도록 형성된다. 경우에 따라서는 액체공급통로가 돌출부가 아닌 함몰부를 관통하도록 형성하는 것도 가능하다.At this time, the
이와 같이, 혼합 챔버(312)의 내벽면에 돌출부(362)와 함몰부(364)를 형성하는 것에 의하여, 혼합 챔버(312) 내에 공급된 기체와 액체가 돌출부(362)와 함몰부(364)를 통해 불규칙하게 튕겨져 나오면서 강제적으로 와류를 형성할 수 있으므로, 혼합 챔버(312) 내에서 기체와 액체의 혼합 균일도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by forming the
즉, 혼합 챔버(312)의 내벽면이 매끈한 경우에는, 복수개의 액체공급통로(331)를 통해 액체를 공급하더라도 기체와 액체가 완전하게 혼합되기 어려워 기체에 충분하게 혼합되지 못한 액체가 혼합 챔버(312) 및 배출유로(340)의 내벽면을 타고 흘러내리는 현상이 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명에서는 혼합 챔버(312)의 내벽면에 돌출부(362)와 함몰부(364)를 형성하는 것에 의하여, 혼합 챔버(312) 내에서 강제적으로 와류를 유도할 수 있으므로, 액체의 흘러내림(액체가 혼합 챔버(312) 및 배출유로(340)의 내벽면을 타고 흘러내리는 현상) 없이 기체 상에 액체를 충분하게 혼합하여 배출(분사)하여, 기판(G)의 표면에 잔류하는 열적 부유 상태인 나노 단위의 이물질을 회오리 형태의 이류체 유동에 의해 확실히 제거할 수 있다.That is, when the inner wall surface of the mixing
상기 건조 유닛(400)은, 도19에 도시된 바와 같이, 제3세정유닛(300)에 의하여 세정이 완료된 기판(G)이 제4영역(Ⅳ)에 위치하면, 건조 노즐(401)의 슬릿 형태의 토출구로부터 대기압보다 높은 압력의 에어(499)를 직선 형태로 상기 기판의 표면에 분사하여 에어 나이프를 형성하여, 기판에 잔류하는 액체 상태의 물질을 도면부호 95로 표시된 바와 같이 밀어내는 것에 의해 기판을 건조시킨다. The drying
즉, 본 발명에 따른 기판 세정 장치(1)는, 반도체용 기판과 달리 디스플레이 장치용 기판(G)은 사각의 대면적 크기로 공정설비의 크기제약으로 인하여 반도체와 같이 기판 자체의 회전을 적용할 수 없기 때문에 일반적으로 직선의 형태로 연속적으로 이동시키면서 구간을 나누어 공정을 진행한다. That is, in the
디스플레이 장치용 기판(G)은 광을 이용한 정보 표시형 소자이므로, 접촉 방식의 세정에서 스크래치의 발생을 엄격히 제한하고, 가급적 비접촉 방식으로 세정하는 것이 필요하다. 따라서 본 발명은 디스크 형태의 세정 패드(122)를 자전시키면서 직선 또는 곡선 형태의 왕복 이동을 병행하여 스크래치의 발생을 억제하면서도, 세정 패드(122)와 기판 사이의 간극(h)을 세정액 공급압력으로 조절하여 세정액의 드래그 힘에 의해 세정 효과를 보다 높일 수 있으며, 이물질의 크기 분포에 따라 간극을 조절하여 스크래치를 최소화할 수도 있다. Since the substrate G for a display device is an information display type element using light, it is necessary to strictly limit the occurrence of scratches in the contact method cleaning, and preferably to clean it in a non-contact method. Accordingly, the present invention suppresses the occurrence of scratches by rotating the disk-shaped
또한, 디스플레이 장치용 기판(G)의 세정 공정을, 1차로 초순수나 케미칼을 공급하면서 세정 패드(122)로 접촉 세정하여 미크론 단위의 상대적으로 큰 이물질을 먼저 제거하고, 2차로 고온의 스팀을 분사하여 나노단위의 이물질을 기판 표면으로부터 이격시켜 열적 부유시킨 상태에서, 3차로 초순수와 CO2 또는 N2, CDA와의 혼합유체를 사용하여 나노 단위의 이물질을 제거한 후, 마지막으로 에어나이프를 이용한 건조 단계로 이루어진다. 여기서, 각 세정 공정의 중간, 특히 케미칼을 사용하는 공정의 전/후에는 기판을 헹구는 별도의 헹굼 노즐(RU)이 구비되어, 초순수 를 분사하거나 아쿠아나이프 이용한 린스 단계가 행해질 수 있다. 그리고, 각 단계별로 사용되는 케미칼 등의 세정액은 기판에 형성된 피세정막의 재질에 따라서 다양하게 적용할 수 있다.In addition, in the cleaning process of the display device substrate (G), a relatively large foreign matter in micron units is first removed by first supplying ultrapure water or chemicals and cleaning with a
즉, 제1세정유닛(100)에 의한 1차 세정 공정에서는 피세정면에 화학적으로 흡착되었거나 패턴의 내부에 잔재하거나 비교적 큰 잔존 파티클을 세정액(케미칼) 및/또는 세정 패드(122)의 물리적 마찰에 의해 피세정면과 분리시키면서 제거하고, 제2세정유닛(200)에 의한 2차 세정 공정에서는 피세정면에 물리적으로 흡착되었거나 비교적 작은 잔존 파티클을 열적 부유 상태로 만들어 제거하며, 제3세정유닛(300)에 의한 3차 세정단계에서는 열적으로 부유된 미세한 파티클을 제거하고, 건조 유닛(400)에 의해 최종적으로 기판이 건조된다. That is, in the first cleaning process by the
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although it has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and modify the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can change it.
100: 기판 세정 장치
100: 제1세정유닛
110: 지지부
120: 단위 세정기
122: 세정 패드
124: 패드 홀더
130: 구속 부재
140: 안내 바
150: 패드 세정 유닛
160: 세정액 공급부
200: 제2세정 유닛
300: 제3세정 유닛
400: 건조 유닛100: substrate cleaning device 100: first cleaning unit
110: support 120: unit washing machine
122: cleaning pad 124: pad holder
130: constraining member 140: guide bar
150: pad cleaning unit 160: cleaning liquid supply unit
200: second cleaning unit 300: third cleaning unit
400: drying unit
Claims (12)
상기 제1세정 유닛에 의해 접촉 세정된 상기 기판에 스팀을 분사하여 비접촉 세정하는 제2세정유닛을;
포함하여 구성된 기판의 다단계 세정 장치.
A first cleaning unit for contact cleaning the substrate with a contact plate surface of the rotating cleaning pad;
A second cleaning unit for non-contact cleaning by spraying steam on the substrate contact-cleaned by the first cleaning unit;
A multi-stage cleaning apparatus for a substrate comprising a.
상기 이송부는 상기 기판을 일방향으로 이송하는 이송 롤러를 포함하고, 상기 제1세정유닛과 상기 제2세정유닛은 상기 기판이 이송하는 동안에 상기 기판을 세정하는 것을 특징으로 하는 기판의 다단계 세정장치.
The method of claim 1,
The transfer unit includes a transfer roller for transferring the substrate in one direction, and the first cleaning unit and the second cleaning unit clean the substrate while the substrate is transferred.
상기 이송부는 상기 기판의 이탈을 방지하는 제한 부재를 상기 제1영역에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 다단계 세정장치.
The method of claim 2,
And the transfer unit further includes a limiting member in the first area to prevent separation of the substrate.
상기 세정 패드는 자전하면서 직선 또는 곡선 운동을 병행하는 것을 특징으로 하는 기판의 다단계 세정장치.
The method of claim 1, wherein the first cleaning unit,
The cleaning pad is a multi-stage cleaning apparatus for a substrate, characterized in that the linear or curved movement while rotating.
상기 기판과 상기 세정 패드의 사이에 세정액을 공급하는 세정액 공급유로의 배출구가 상기 세정 패드의 판면에 형성된 것을 특징으로 하는 기판의 다단계 세정장치.
The method of claim 1, wherein the first cleaning unit,
A multi-stage cleaning apparatus for a substrate, wherein an outlet of a cleaning liquid supply passage for supplying a cleaning liquid between the substrate and the cleaning pad is formed on a plate surface of the cleaning pad.
순수의 끓는점 이상인 온도의 스팀을 분사하는 것을 특징으로 하는 기판의 다단계 세정장치.
The method of claim 1, wherein the second cleaning unit,
A multi-stage cleaning apparatus for a substrate, characterized in that spraying steam having a temperature equal to or higher than the boiling point of pure water.
상기 스팀은 100℃ 미만의 순수(DIW)와 120℃ 이상의 증기가 혼합된 것을 특징으로 하는 기판의 다단계 세정장치.
The method of claim 1,
The steam is a multi-stage cleaning apparatus for a substrate, characterized in that the mixture of pure water (DIW) of less than 100 ℃ and steam of 120 ℃ or more.
상기 기판은 화학 기계적 연마 공정이 행해진 기판인 것을 특징으로 하는 기판의 다단계 세정장치.
The method according to any one of claims 1 to 7,
The substrate is a multi-stage cleaning apparatus for a substrate, characterized in that the substrate has been subjected to a chemical mechanical polishing process.
상기 제1세정유닛은 상기 기판이 제1영역에 도달하면 상기 기판을 세정하고, 상기 제2세정유닛은 상기 기판이 제2영역에 도달하면 상기 기판을 세정하는 것을 특징으로 하는 기판의 다단계 세정장치.
The method of claim 8,
The first cleaning unit cleans the substrate when the substrate reaches the first area, and the second cleaning unit cleans the substrate when the substrate reaches the second area. .
상기 제2세정유닛에서 세정된 상기 기판이 제3영역에 위치하면, 세정액과 고압 기체를 혼합한 이류체를 분사하여 상기 기판을 세정하는 제3세정유닛을;
더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판의 다단계 세정장치.
The method of claim 9,
A third cleaning unit for cleaning the substrate by spraying an air-fluid mixture of a cleaning liquid and a high-pressure gas when the substrate cleaned by the second cleaning unit is located in a third area;
A multi-stage cleaning apparatus for a substrate, characterized in that it is configured to further include.
상기 기판이 제4영역에 위치하면, 대기압보다 높은 압력으로 슬릿 형태의 토출구로부터 에어를 직선 형태로 상기 기판의 표면에 분사하면서 상기 기판에 대해 이동시켜 상기 기판을 건조하는 건조 유닛을;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 다단계 세정장치.
The method of claim 10,
A drying unit for drying the substrate by injecting air from a slit-shaped discharge port at a pressure higher than atmospheric pressure to the surface of the substrate in a straight line when the substrate is located in the fourth region and moving relative to the substrate;
A multi-stage cleaning apparatus for a substrate, characterized in that it further comprises.
상기 제1영역, 상기 제2영역, 상기 제3영역, 상기 제4영역은 직선 형태로 연속 배열된 것을 특징으로 하는 기판의 다단계 세정장치.
The method of claim 11,
The first region, the second region, the third region, and the fourth region are continuously arranged in a straight line.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190135126A KR102686065B1 (en) | 2019-10-29 | Substrate multistatage cleaning apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
KR1020190135126A KR102686065B1 (en) | 2019-10-29 | Substrate multistatage cleaning apparatus |
Publications (2)
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---|---|
KR20210050729A true KR20210050729A (en) | 2021-05-10 |
KR102686065B1 KR102686065B1 (en) | 2024-07-17 |
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