KR100469580B1

KR100469580B1 - 플라즈마 세정 장치

Info

Publication number: KR100469580B1
Application number: KR10-2002-0026736A
Authority: KR
Inventors: 최대규
Original assignee: 최대규
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2005-02-02
Also published as: KR20030088784A

Abstract

본 발명의 플라즈마 세정 장치는 위상반전회로를 통해 RF 발진기로부터 발생된 RF 신호를 위상 반전시키고, RF 신호와 반전된 위상의 RF 신호를 각각 플라즈마 챔버에 구비되는 한 쌍의 평판 전극으로 제공한다. 즉, 한 쌍의 평판 전극 중에서 하나의 평판 전극으로는 원래의 RF 신호를 제공하고, 다른 하나의 평판 전극으로는 반전된 위상을 갖는 RF 신호를 제공한다. 그럼으로 한 쌍의 평판 전극 사이의 전위차를 크게 하여 높은 이온화 에너지를 얻을 수 있어 높은 농도의 플라즈마를 얻게되어 플라즈마 세정 장치의 세정 능력을 높일 수 있다. 그리고 위상 반전 회로를 구성하는 트랜스포머의 1차 권선 및 2차 권선의 권선 수와 권선비를 조절하기 위한 멀티 탭 스위칭부를 구비하여 트랜스포머의 유도 비율을 조절할 수 있다.

Description

플라즈마 세정 장치{PLASMA CLEANING EQUIPMENT}

본 발명은 플라즈마 세정 장치(plasma cleaning equipment)에 관한 것으로, 구체적으로는 플라즈마 발생을 위해 평판 전극(planer electrode)을 사용하는 용량 결합 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma) 방식의 플라즈마 세정 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 공정의 세정 공정이나 PCB(printed circuit board)의 세정 등에 사용되는 세정 장치는 약용액·유기용매·물 등 세정액을 사용하는 습식 세정 장치와 세정액을 사용하지 않고 표면의 오염을 제거하는 건식 세정 장치가 있다. 플라즈마 세정 장치(plasma cleaning equipment)는 산화성 또는 비산화성 가스에서 발생된 플라즈마를 이용하여 세정하는 건식 세정 장치이다.

플라즈마 세정 장치는 플라즈마를 발생하는 방식에 따라 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma; ICP) 방식과 용량 결합 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma; CCP) 방식으로 구분할 수 있다. 유도 결합 플라즈마 방식은 안테나 코일을 사용하여 플라즈마를 발생시키고, 용량 결합 플라즈마 방식은 평판 전극(planer electrode)을 사용하여 플라즈마를 발생시킨다.

플라즈마 세정 장치에서 플라즈마의 균일성(uniformity)과 농도(density)는 세정 시간이나 세정 정도에 영향을 주는 매우 중요한 부분이다. 용량 결합 방식의 플라즈마 세정 장치는 평판 전극에 의해 비교적 균일한 전계를 얻을 수 있어 균일성이 높은 플라즈마를 얻을 수 있으나 높은 농도의 플라즈마를 얻기가 어려워 높은 이온화율을 갖도록 하기 위해 지속적인 연구가 이루어지고 있다.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서 용량 결합 플라즈마 방식의 플라즈마 세정 장치에서 공정 가스의 이온화율을 향상시켜 높은 농도의 플라즈마를 얻을 수 있는 플라즈마 세정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치의 구성을 보여주는 블록도;

도 2는 도 1의 플라즈마 세정 장치의 주요 부분의 회로적 구성을 보여주는 도면;

도 3은 도 1의 플라즈마 세정 장치의 플라즈마 챔버의 기구적 구조를 보여주는 사시도 이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 가스 공급원 20: 플라즈마 챔버

30: 진공 펌프 40: 위상반전회로

50: 임피던스 정합기 60: RF 발진기

상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 플라즈마 세정 장치는: 공정 가스를 공급하는 가스 공급원; 플라즈마 발생을 위한 RF 신호를 제공하는 RF 발진기; 가스 공급원으로부터 공정 가스를 제공받고, 상호 평행하게 위치된 한 쌍의 평판 전극을 구비하여 RF 발진기로부터 RF 신호를 제공받아 공정 가스를 이온화 시켜 플라즈마를 발생하여 세정 공정을 진행하는 플라즈마 챔버; RF 발진기로부터 플라즈마 챔버의 하나의 평판 전극으로 제공되는 RF 신호에 동기하여 RF 발진기로부터 제공되는 RF 신호를 위상 반전시켜 다른 하나의 평판 전극으로 제공하는 위상 반전 회로; RF 발진기와 플라즈마 챔버의 임피던스를 정합 시키는 임피던스 정합기 및; 플라즈마 챔버의 내부를 진공 상태로 유지시키기 위한 진공 펌프를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 위상 반전 회로는 RF 발진기로부터 출력되는 RF 신호의 위상을 반전시켜 출력하는 트랜스포머 및 트랜스포머의 자기 코어에 권선된 1차 권선과 2차 권선의 권선 횟수를 가변하기 위한 멀티탭 스위칭부를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는 내부 양벽에 장착된 적어도 한 쌍의 봉 형상의 선반 걸이와 상기 선반 걸이에 탈장착 가능한 사다리 형상의 선반을 구비한다.

(실시예)

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치의 구성을 보여주는 블록도 이다.

도면을 참조하여, 본 발명의 플라즈마 세정 장치는 공정 가스를 공급하는 가스 공급원(10), 플라즈마 발생을 위한 RF 신호를 제공하는 RF 발진기(60), 가스 공급원(10)으로부터 공정 가스를 제공받고 RF 발진기(60)로부터 RF 신호를 제공받아 공정 가스를 이온화 시켜 플라즈마를 발생하여 세정 공정을 진행하는 플라즈마 챔버(20), 플라즈마 챔버(20)의 내부를 진공 상태로 유지시키기 위한 진공 펌프(30), RF 발진기(60)와 플라즈마 챔버(20)의 임피던스를 정합 시키는 임피던스 정합기(50) 및, RF 발진기(60)로부터 플라즈마 챔버(20)의 하나의 평판 전극으로제공되는 RF 신호에 동기하여 RF 발진기(60)로부터 제공되는 RF 신호를 위상 반전시켜 다른 하나의 평판 전극으로 제공하는 위상 반전 회로(40)를 포함하여 구성된다.

도 2는 도 1의 플라즈마 세정 장치의 주요 부분의 회로적 구성을 보여주는 도면이다.

도면을 참조하여, 임피던스 정합기(50)는 복수개의 가변 콘덴서(C1, C2)를 포함하여 구성된다. 위상 반전 회로(40)는 RF 발진기(60)로부터 출력되는 RF 신호의 위상을 반전시켜 출력하는 트랜스포머(43) 및 트랜스포머(43)의 자기 코어(44)에 권선된 1차 권선(45)과 2차 권선(46)의 권선 횟수를 가변하기 위한 멀티탭 스위칭부(41, 42)를 포함하여 구성된다.

도 3은 도 1의 플라즈마 세정 장치의 플라즈마 챔버(20)의 기구적 구조를 보여주는 사시도 이다.

도면을 참조하여, 플라즈마 챔버(20)는 전면에 도어(25)가 장착된 챔버 하우징(26)과 그 내부 양벽에 적어도 한 쌍의 봉 형상의 선반 걸이(23)가 장착된다. 그리고 상기 선반 걸이(23)에 탈장착이 가능한 사다리 형상의 선반(24)이 구비된다. 도면에는 구체적으로 도시되어 있지 않으나, 플라즈마 챔버(20)에는 가스 공급원(10)으로부터 공정 가스를 받아들이고, 진공 펌프(30)를 통해 공정 가스를 배출하기 위한 배관 구조가 마련된다.

이상과 같은 본 발명의 플라즈마 세정 장치를 이용한 세정 공정은 다음과 같이 진행된다.

먼저, 플라즈마 챔버(20) 내에 세정 대상을 넣고 도어(25)를 닫고 플라즈마 세정 장치를 동작시킨다. 진공 펌프(50)에 의해 플라즈마 챔버(20) 내부가 일정치 이하의 진공 상태로 유지되면서 가스 공급원(10)으로부터 공정 가스가 플라즈마 챔버(20)로 제공된다. 이때, RF 발진기(60)로부터 발생된 RF 신호는 임피던스 정합기(50)를 통해서 플라즈마 챔버(20)의 평판 전극(21, 22)으로 인가된다.

평판 전극(21, 22)으로 인가되는 RF 신호를 구체적으로 살펴보면, RF 발진기(60)로부터 출력되는 RF 신호는 임피던스 정합기(50)를 통해 하나의 평판 전극(21)으로 입력되며 아울러 제1 멀티탭 스위칭부(41)를 거처 트랜스포머(43)로 입력된다. 이에 따라, 트랜스포머(43)의 2차 권선(46)에 유기 되어 출력되는 위상 반전된 RF 신호는 다른 하나의 평판 전극(22)으로 입력된다. 한 쌍의 평판 전극(21, 22)으로 RF 신호와 반전된 RF 신호가 입력되면 평판 전극(21, 22) 사이에 전계가 유도되어 공정 가스의 이온화에 의한 플라즈마 가스가 발생된다. 발생된 플라즈마 가스는 세정 대상의 이물질과 반응하면서 세정이 이루어진다.

그리고 본 발명의 플라즈마 세정 장치의 위상 반전 회로(40)를 구성하는 트랜스포머(43)의 1차 권선(45) 및 2차 권선(46)은 권선 마디에 접속되는 멀티 탭 스위칭부(41, 42)를 구비하여 트랜스포머(43)의 1, 2차 권선(45, 46)의 권선 수와 권선비를 가변 하여 유도 전압과 그 비율을 조절할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 플라즈마 세정 장치는 한 쌍의 평판 전극(21, 22) 중에서 하나의 평판 전극(21)으로 인가되는 RF 신호와 다른 하나의 평판 전극(22)으로 인가되는 RF 신호가 서로 위상이 반전되도록 함으로서 한 쌍의 평판 전극(21,22) 사이의 전위차를 크게 하여 높은 이온화 에너지를 얻을 수 있어 높은 농도의 플라즈마를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 세정 장치의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 용량 결합 플라즈마 방식의 플라즈마 세정 장치에서 한 쌍의 평판 전극 중에서 하나의 평판 전극으로 인가되는 RF 신호와 다른 하나의 평판 전극으로 인가되는 RF 신호가 서로 위상이 반전되도록 함으로 한 쌍의 평판 전극 사이의 전위차를 크게 하여 높은 이온화 에너지를 얻을 수 있어 높은 농도의 플라즈마를 얻을 수 있어 플라즈마 세정 장치의 세정 능력을 높일 수 있다.

Claims

공정 가스를 공급하는 가스 공급원;

플라즈마 발생을 위한 RF 신호를 제공하는 RF 발진기;

가스 공급원으로부터 공정 가스를 제공받고, 상호 평행하게 위치된 한 쌍의 평판 전극을 구비하여 RF 발진기로부터 RF 신호를 제공받아 공정 가스를 이온화 시켜 플라즈마를 발생하여 세정 공정을 진행하는 플라즈마 챔버;

RF 발진기로부터 플라즈마 챔버의 하나의 평판 전극으로 제공되는 RF 신호에 동기하여 RF 발진기로부터 제공되는 RF 신호를 위상 반전시켜 다른 하나의 평판 전극으로 제공하는 위상 반전 회로;

RF 발진기와 플라즈마 챔버의 임피던스를 정합 시키는 임피던스 정합기 및;

플라즈마 챔버의 내부를 진공 상태로 유지시키기 위한 진공 펌프를 포함하는 플라즈마 세정 장치.
제1 항에 있어서,

상기 위상 반전 회로는 RF 발진기로부터 출력되는 RF 신호의 위상을 반전시켜 출력하는 트랜스포머 및 트랜스포머의 자기 코어에 권선된 1차 권선과 2차 권선의 권선 횟수를 가변하기 위한 멀티탭 스위칭부를 포함하는 플라즈마 세정 장치.
제2 항에 있어서,

상기 플라즈마 챔버는 내부 양벽에 장착된 적어도 한 쌍의 봉 형상의 선반 걸이와 상기 선반 걸이에 탈장착 가능한 사다리 형상의 선반을 구비하는 플라즈마 세정 장치.