KR100491140B1 - Method and apparatus for removing contaminants from the surface of a substrate with atmospheric-pressure plasma - Google Patents
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Abstract
본 발명은 여러가지 재료의 표면세정을 위하여 대기압 플라즈마를 이용하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 무성방전 방식으로 발생된 플라즈마를 빠른 기류의 흐름을 이용하여 방전공간 밖으로 이끌어내어 이용한다. 즉, 플라즈마 발생공간인 양전극 사이공간의 한쪽을 방전에 이용하는 기체의 유입구로 하고 다른 쪽을 배출구로 하여 방향성의 기류 흐름을 부여하면 방전공간내의 플라즈마가 배출구 쪽으로 분출되며 이와 같이 분출된 플라즈마를 이용하여 배출구 쪽에 위치한 시료 표면의 세정을 수행할 수 있다. 본 발명에 의한 대기압 플라즈마 발생장치에 대해 상대적으로 시료를 이동시키게 되면 시료의 표면을 연속적으로 세정하는 효과를 얻을 수 있으며 이와 같은 방법으로 대기압하에서 움직이는 시료에 대해 또는 움직이는 대기압 플라즈마 발생장치에 의해 연속적인 세정공정이 가능하다.The present invention relates to a method and apparatus for using atmospheric plasma for surface cleaning of various materials. In the present invention, the plasma generated by the silent discharge method is used to lead out of the discharge space by using a flow of rapid airflow. That is, if one side of the space between the positive electrode, which is the plasma generating space, is used as the inlet for the gas used for discharge, and the other side is the outlet, the directional air flow is applied, the plasma in the discharge space is ejected toward the outlet, and thus the Cleaning of the sample surface located on the outlet side can be performed. Moving the sample relative to the atmospheric plasma generator according to the present invention can obtain the effect of continuously cleaning the surface of the sample. In this manner, the sample can be continuously moved to the sample moving under atmospheric pressure or by the moving atmospheric plasma generator. Cleaning process is possible.
Description
본 발명은 대기압 하에서 플라즈마를 발생시키고 그 발생된 플라즈마를 이용하여 재료의 표면을 세정하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for generating a plasma under atmospheric pressure and using the generated plasma to clean the surface of the material.
모든 재료의 표면세정 정도는 그 재료 위에 다른 소재를 증착, 도포 또는 접합하여 응용할 경우, 접착력 및 밀착력에 매우 큰 영향을 미친다. 종래의 표면 세정방법은 여러가지의 화학약품들을 이용하여 이루어져 왔으나, 이러한 방법은 화학약품들에 의한 환경공해문제로 인해 그 사용이 제한되어 왔으며, 따라서 새로운 표면세정 방법들이 많이 연구되고 이용되어져 왔다. 이러한 새로운 표면세정 방법들 중의 하나로 저온ㆍ저압 상태의 플라즈마를 이용하는 방법을 들 수 있다. 저압 플라즈마를 이용한 표면세정 방법은 저압의 진공조 내에 플라즈마를 발생시켜 만들어진 이온이나 활성화된 가스를 재료의 표면과 접촉시켜 재료표면의 불순물이나 오염물질을 제거하는 것이다. 이러한 저압 상태의 플라즈마를 이용하는 표면세정 방법은 우수한 세정효과에도 불구하고 널리 이용되지는 않고 있는 실정인데, 이는 저압 플라즈마를 발생시키기 위해서는 진공 장치가 필요하게 되고, 따라서 대기압 상태에서 이루어지는 연속공정에는 적용되기 어렵기 때문이다. 이에 따라 최근에는 대기압 상태에서 플라즈마를 발생시켜 표면세정에 이용하고자 하는 연구가 매우 활발히 이루어지고 있다.The degree of surface cleaning of all materials has a great influence on adhesion and adhesion when other materials are deposited, coated or bonded on the material. Conventional surface cleaning methods have been made using various chemicals, but these methods have been limited in their use due to environmental pollution by chemicals, and thus new surface cleaning methods have been studied and used a lot. One of such new surface cleaning methods is a method using plasma in a low temperature and low pressure state. The surface cleaning method using a low pressure plasma is to remove impurities or contaminants on the surface of the material by contacting the surface of the material with ions or activated gas produced by generating a plasma in a low pressure vacuum chamber. The surface cleaning method using the plasma in the low pressure state is not widely used in spite of the excellent cleaning effect, which requires a vacuum device to generate the low pressure plasma, and thus is applied to the continuous process at atmospheric pressure. Because it is difficult. Accordingly, recent studies have been actively conducted to generate plasma under atmospheric pressure and use it for surface cleaning.
대기압 플라즈마는 여러 가지 방법을 이용하여 발생시킬 수 있으며 가장 보편적으로 사용되는 방법으로는 오존 발생장치에서 이미 오랫동안 사용되어져 왔던 무성방전 방식이다 (Siemens W. 1857, Ann. Phys. Chem. 102, 66-122). 무성방전의 원리는 이미 잘 알려진 바와 같이, 금속 전극의 한쪽 또는 양쪽을 절연체로 절연하고 금속 전극에 고전압의 교류 또는 펄스를 인가하게 되면 양 전극 사이의 공간에서 고전압에 의한 방전이 일어나고 그에 의해 플라즈마가 발생되는 원리이다. 이와 같이 발생된 플라즈마를 이용하여 양 전극 사이의 공간에 놓인 시료의 표면을 세정하게 된다. 그러나, 이러한 전극구조는 실제 시료의 표면세정에 이용할 경우, 양 전극 사이의 공간에 시료가 위치해야만 하므로 매우 얇은 형태의 판상 시료만이 처리가 가능하며 따라서 그 적용분야가 매우 제한될 수밖에 없다. 또한, 시료가 절연체가 아닌 도전성을 지닌 금속 및 반도체 시료일 경우, 고전압에 의한 시료의 손상을 가져올 수 있는 단점이 있다.Atmospheric pressure plasma can be generated by various methods, the most commonly used method being silent discharge method which has been used for a long time in ozone generator (Siemens W. 1857, Ann. Phys. Chem. 102 , 66- 122). The principle of silent discharge is well known. When one or both of the metal electrodes are insulated with an insulator and a high voltage alternating current or pulse is applied to the metal electrodes, a high voltage discharge occurs in the space between the two electrodes, thereby causing the plasma to be discharged. It is a principle that occurs. The generated plasma is used to clean the surface of the sample placed in the space between the two electrodes. However, when the electrode structure is used to clean the surface of an actual sample, the sample must be located in the space between both electrodes, so only a very thin plate-like sample can be processed, and thus its application field is very limited. In addition, when the sample is a metal and semiconductor sample having conductivity rather than an insulator, there is a disadvantage that the sample may be damaged by high voltage.
최근에는 이러한 대기압 무성방전의 단점을 극복하고자 13.56 MHz의 RF 전력을 이용하여 대기압 플라즈마를 발생시켜 이용하고자 하는 연구가 이루어지고 있는 실정이나 RF 전력장치의 가격이 높고 및 임피던스 정합이 필요하며 장치가 복잡해지는 단점이 있다 (US 5,977,715 - 'Handheld atmospheric pressure glow discharge plasma source', US 5,961,772 - 'Atmospheric-pressure plasma jet').In recent years, in order to overcome the drawbacks of the atmospheric silent discharge, the research is being conducted to generate and use atmospheric plasma using RF power of 13.56 MHz, but the cost of RF power devices is high, impedance matching is required, and the device is complicated. There is a disadvantage of this (US 5,977,715-'Handheld atmospheric pressure glow discharge plasma source', US 5,961,772-'Atmospheric-pressure plasma jet').
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 방법들의 단점을 극복한 새로운 표면 세정 방법을 제공하는 것으로서, 이러한 목적은 (a) 절연체로 절연된 2개의 평판형 금속전극 사이에 형성된 플라즈마 발생공간으로 사용가스를 유입시키는 단계, (b) 상기의 금속전극에 교류 또는 펄스 형태의 고전압을 인가하여 대기압하에서의 무성방전으로 사용가스의 대기압 플라즈마를 발생시키는 단계, (c) 발생된 대기압 플라즈마를 기류의 흐름을 이용하여 배출구를 통하여 플라즈마 발생공간 밖으로 분출시키는 단계, 및 (d) 분출된 대기압 플라즈마를 정지 또는 이동 중인 시료에 접촉시켜 시료표면의 불순물을 제거하는 표면세정 단계로 이루어진, 대기압 플라즈마를 이용한 표면 세정방법에 의해 성취될 수 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel surface cleaning method which overcomes the disadvantages of the above methods, which aims to (a) use a gas as a plasma generating space formed between two flat metal electrodes insulated with an insulator. (B) applying an alternating current or pulsed high voltage to the metal electrode to generate an atmospheric plasma of the used gas by silent discharge under atmospheric pressure, and (c) generating the atmospheric pressure plasma using a stream of airflow. And (d) a surface cleaning step of removing impurities from the surface of the sample by contacting the ejected atmospheric pressure plasma with a stationary or moving sample through an outlet port. Can be achieved.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 사용될 수 있는 연속적인 시료의 표면세정이 가능하고 간단한 구조의 대기압 플라즈마 발생장치를 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide an atmospheric pressure plasma generator capable of surface cleaning of a continuous sample which can be used in the above method and having a simple structure.
일반적으로 가장 간단한 대기압 플라즈마의 발생방법은 무성방전 방식이다. 즉, 금속전극의 한쪽 또는 양쪽을 절연체로 절연하고 금속전극에 고전압의 교류 또는 펄스를 인가하게 되면 전극과 전극사이의 공간에서 사용가스의 고전압 방전에 의한 플라즈마가 발생이 된다. 이와 같이 발생된 플라즈마는 대기압하에서의 고온 아크 플라즈마와 달리 저압ㆍ저온 플라즈마의 특성을 지니고 있으며, 따라서 피처리물의 온도 상승에 의한 파괴없이 시료의 표면을 세정하는데 이용될 수 있다. 그러나, 플라즈마가 발생되는 공간이 양쪽 금속전극 사이의 공간에 제한이 되므로 발생된 플라즈마를 이용하는데 공간적으로 매우 제한이 따르게 된다.In general, the simplest method of generating atmospheric pressure plasma is silent discharge. That is, when one or both of the metal electrodes are insulated with an insulator and a high voltage alternating current or pulse is applied to the metal electrodes, plasma is generated by the high voltage discharge of the used gas in the space between the electrodes. Unlike the high temperature arc plasma under atmospheric pressure, the generated plasma has characteristics of low pressure and low temperature plasma, and thus can be used to clean the surface of a sample without being destroyed by the temperature rise of the workpiece. However, since the space in which the plasma is generated is limited to the space between the metal electrodes, space is very limited in using the generated plasma.
본 발명에서는 이와 같이 무성방전 방식으로 발생된 플라즈마를 빠른 기류의 흐름을 이용하여 방전공간 밖으로 이끌어내어 이용하고자 한다. 즉, 플라즈마 발생공간인 양전극 사이공간의 한쪽을 방전에 이용하는 기체의 유입구로 하고 다른 쪽을 배출구로 하여 방향성의 기류 흐름을 부여하면 방전공간 내의 플라즈마가 배출구 쪽으로 분출되며 이와 같이 분출된 플라즈마를 이용하여 배출구 쪽에 위치한 시료 표면의 세정을 수행할 수 있다.In the present invention, the plasma generated by the silent discharge method is intended to be drawn out of the discharge space by using a fast air flow. That is, if one side of the space between the positive electrode, which is the plasma generating space, is used as the inlet of the gas used for discharge and the other is the outlet, the directional air flow is applied, the plasma in the discharge space is ejected toward the outlet. Cleaning of the sample surface located on the outlet side can be performed.
따라서, 본 발명은 대기압 플라즈마를 이용한 표면 세정방법에 관한 것으로서, 상기한 방법은 다음의 단계를 포함한다.Accordingly, the present invention relates to a surface cleaning method using atmospheric pressure plasma, the method comprising the following steps.
(a) 절연체로 절연된 2개의 평판형 금속전극 사이에 형성된 플라즈마 발생공간으로 사용가스를 유입시키는 단계,(a) introducing a used gas into a plasma generating space formed between two flat metal electrodes insulated with an insulator;
(b) 상기의 금속전극에 교류 또는 펄스 형태의 고전압을 인가하여 대기압하에서의 무성방전으로 사용가스의 대기압 플라즈마를 발생시키는 단계,(b) applying an alternating current or pulsed high voltage to the metal electrode to generate atmospheric pressure plasma of the gas used by silent discharge under atmospheric pressure;
(c) 발생된 대기압 플라즈마를 기류의 흐름을 이용하여 배출구를 통하여 플라즈마 발생공간 밖으로 분출시키는 단계, 및(c) ejecting the generated atmospheric plasma out of the plasma generating space through an outlet using a stream of airflow; and
(d) 분출된 대기압 플라즈마를 정지 또는 이동 중인 시료에 접촉시켜 시료표면의 불순물을 제거하는 표면세정 단계.(d) A surface cleaning step of removing impurities from the surface of the sample by contacting the ejected atmospheric plasma with a stationary or moving sample.
이하, 첨부도면 및 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 대기압 플라즈마를 이용한 표면 세정장치의 바람직한 일례의 개략도를 도시한 것으로써, 상기 표면 세정장치(1)는 절연체(101)로 절연된 서로 마주보는 2개의 평판형 금속 전극(102), 상기 전극(102)의 양단에 연결된 고전압 인버터(103), 상기 마주보는 2개의 금속 전극 사이에 생성된 플라즈마 발생공간(104), 상기 플라즈마 발생공간(104)의 측면에 서로 대응되게 형성된 유입구(105) 및 배출구(106), 유입구(105)를 통해 사용가스를 공급하는 사용가스 저장용기(107), 유입구(105)와 사용가스 저장용기(107)의 사이에서 사용가스의 유량을 조절하는 유량조절기(108)를 포함한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and examples. 1 shows a schematic view of a preferred example of a surface cleaning apparatus using atmospheric plasma according to the present invention, wherein the surface cleaning apparatus 1 includes two flat metal electrodes facing each other insulated with an insulator 101 ( 102, a high voltage inverter 103 connected to both ends of the electrode 102, a plasma generating space 104 generated between the two metal electrodes facing each other, and a side surface of the plasma generating space 104 formed to correspond to each other. Adjust the flow rate of the used gas between the inlet 105 and the outlet 106, the used gas storage container 107 for supplying the used gas through the inlet 105, the inlet 105 and the used gas storage container 107 It includes a flow regulator 108 to.
우선, 고전압 발생장치인 고전압 인버터(103)로부터 발생된 교류 또는 펄스형태의 고전압은 절연체(101)로 가려진 금속성 전극(102)의 양단에 인가된다. 인가된 고전압은 사용가스 저장용기(107)로부터 유량조절기(108)를 거쳐 유입구(105)를 통해 플라즈마 발생공간(104)으로 유입된 사용가스를 무성방전에 의해 대기압하에서 플라즈마(110)로 전환시킨다. 발생된 플라즈마(110)는, 유입구(105)를 통해 플라즈마 발생공간(104)으로 유입되는 기류의 흐름에 의해, 배출구(106)를 통하여 플라즈마 발생공간(104) 밖으로 분출되며, 분출된 플라즈마(110)는 플라즈마(110)와 접촉하는 정지 또는 이동하는 시료(113)의 표면을 세정하는 작용을 한다.First, a high voltage in the form of alternating current or pulse generated from the high voltage inverter 103 which is a high voltage generator is applied to both ends of the metallic electrode 102 covered by the insulator 101. The applied high voltage converts the used gas introduced into the plasma generating space 104 from the used gas storage container 107 through the flow regulator 108 into the plasma generating space 104 by the silent discharge to the plasma 110 under atmospheric pressure. . The generated plasma 110 is ejected out of the plasma generating space 104 through the outlet 106 by the flow of airflow flowing into the plasma generating space 104 through the inlet 105, and ejected the plasma 110. ) Cleans the surface of the stationary or moving sample 113 in contact with the plasma 110.
상기한 표면 세정장치는 플라즈마 방전에 의하여 발생되는 열의 방출이 용이하도록 하기 위해 금속성 전극(102)에 부착된 금속성 방열판(111)을 추가로 포함할 수 있으며, 고전압이 인가되지 않는 쪽의 전극은 접지하여(112) 사용상의 안전을 기할 수도 있다. 또한, 상기한 표면 세정장치는 유입구(105)에 유량균일화 장치(109)를 설치하여 유량조절기(108)을 통하여 플라즈마 발생공간(104)으로 유입되는 사용가스가 플라즈마 발생공간(104) 내에서 균일한 기류의 흐름을 갖도록 할 수 있으며, 상기 유량균일화 장치(109)는 시료 위에 분출되는 대기압 플라즈마의 분출 균일도를 향상시키는 효과를 나타낸다.The surface cleaning apparatus may further include a metallic heat sink 111 attached to the metallic electrode 102 to facilitate the emission of heat generated by the plasma discharge, and the electrode of the side to which the high voltage is not applied is grounded. (112) can be used for safety. In addition, in the surface cleaning apparatus, a flow uniformizer 109 is installed at the inlet 105 so that the use gas flowing into the plasma generating space 104 through the flow regulator 108 is uniform in the plasma generating space 104. It is possible to have a flow of one air flow, the flow rate homogenizing device 109 has the effect of improving the ejection uniformity of the atmospheric plasma ejected on the sample.
절연체(101)로 이용되는 소재로는, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 알루미나나 유리와 같은 세라믹, 또는 플라스틱을 이용할 수 있으며, 금속 전극(102)은 절연체에 금속 재료를 증착 또는 도포하여 형성된다.The material used as the insulator 101 is not necessarily limited thereto, but a ceramic or plastic such as alumina or glass may be used, and the metal electrode 102 is formed by depositing or applying a metal material to the insulator.
절연체(101)로 절연된 금속전극(102) 사이의 플라즈마 발생공간(104)의 틈새는 0.01 mm 이상 5 mm 이하, 바람직하게는 0.1 mm 이상 1 mm 이하의 거리를 이용한다. 그 이유로는 0.01 mm 이하의 틈을 이용할 경우, 사용기체의 기류흐름이 원활치 못하여 플라즈마의 분출이 용이하지 않으며, 5 mm 이상의 거리에서는 무성방전을 일으키기 위하여 10 kV 이상의 너무 높은 값의 고전압이 필요하게 되어 사용상의 안전이 문제가 되며 또한 고전압에 의한 시료의 손상을 가져올 수도 있기 때문이다.The gap of the plasma generating space 104 between the metal electrodes 102 insulated by the insulator 101 uses a distance of 0.01 mm or more and 5 mm or less, preferably 0.1 mm or more and 1 mm or less. For this reason, if a gap of 0.01 mm or less is used, the airflow of the used gas is not smooth and the plasma is not easily ejected, and at a distance of 5 mm or more, a high voltage of too high value of 10 kV or more is required to cause silent discharge. This is because safety in use is a problem and may cause damage to the sample due to high voltage.
대기압 플라즈마(110)를 발생시키기 위하여 금속전극(102)에 인가하는 고전압은 고전압 인버터(103)를 이용하여 발생시킬 수 있으며, 인가되는 고전압은 고전압 발생이 용이한 상용주파수인 60 Hz 이상 100 kHz 이하의 주파수를 이용하며, 고전압 값은 고전압 발생이 용이한 2 kV - 10 kV 이하의 고전압을 이용한다. 또한, 고전압의 전압파형은, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 펄스형태 또는 정현파 형태의 전압파형을 이용할 수 있다.The high voltage applied to the metal electrode 102 to generate the atmospheric pressure plasma 110 can be generated by using the high voltage inverter 103. The applied high voltage is 60 Hz or more and 100 kHz or less, which is a commercial frequency that is easy to generate high voltage. The high voltage value is used, and the high voltage value uses a high voltage of 2 kV-10 kV or less, which is easy to generate high voltage. In addition, the voltage waveform of the high voltage is not necessarily limited to this, but may use a pulse waveform or a sinusoidal waveform.
플라즈마(110)를 발생시키기 위하여 유입시키는 가스로는 질소, 질소와 산소의 혼합 가스, 및 질소와 공기의 혼합 가스로 구성되는 군에서 선택된다.The gas to be introduced to generate the plasma 110 is selected from the group consisting of nitrogen, a mixed gas of nitrogen and oxygen, and a mixed gas of nitrogen and air.
도 1은 시료를 세정하기 위해 표면 세정장치를 하나 설치한 예를 도시하고 있으나, 필요한 경우 상기한 표면 세정장치를 2 개 이상 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용할 수도 있다. 1 illustrates an example in which one surface cleaning device is installed to clean a sample, but if necessary, two or more surface cleaning devices may be connected in series or in parallel.
실시예 1Example 1
본 발명에 의한 대기압 플라즈마를 이용한 재료표면 세정효과를 알아보기 위하여 유리기판을 이용하여 실험하였으며 표면세정 후 나타나는 가장 직접적인 특징인 물과의 접촉각을 측정함으로써 표면세정 정도를 수치화하였다.In order to examine the material surface cleaning effect using the atmospheric pressure plasma according to the present invention, an experiment was carried out using a glass substrate, and the degree of surface cleaning was quantified by measuring the contact angle with water, which is the most direct characteristic after surface cleaning.
실험에 이용한 대기압 플라즈마 발생장치는 절연체로서 0.635 mm의 알루미나를 이용하였으며 전극으로는 알루미나의 한쪽 면에 금속 재료를 도포하여 형성하였다. 방전공간의 틈새거리는 0.4 mm로 하였으며, 방전에 사용한 가스인 질소가스를 25 리터/분의 유량으로 유입시켰다. 고전압 인버터의 전압값은 4 kV, 주파수는 20 kHz, 방전전력은 100 W로 하여 실험하였다. 플라즈마 분출구와 시료기판 사이의 거리를 0.5 mm에서 2 mm까지 변화시켜가며 실험하였으며, 시료의 이동속도를 10 cm/분에서 50 cm/분까지 변화시켜 대기압 플라즈마에 의한 표면세정효과를 측정하였다.The atmospheric plasma generator used in the experiment was alumina of 0.635 mm as an insulator and was formed by coating a metal material on one side of the alumina as an electrode. The clearance gap of the discharge space was 0.4 mm, and nitrogen gas, a gas used for discharge, was introduced at a flow rate of 25 liters / minute. The voltage value of the high voltage inverter was 4 kV, the frequency was 20 kHz, and the discharge power was 100 W. The experiment was performed by varying the distance between the plasma jet port and the sample substrate from 0.5 mm to 2 mm. The surface cleaning effect by atmospheric pressure plasma was measured by changing the moving speed of the sample from 10 cm / min to 50 cm / min.
도 2는 위의 실험결과를 보여준 것으로, 그림에서 알 수 있듯이 10 cm/분의 낮은 시료 이동속도에서는 매우 완벽하게 표면 세정을 이루어 물과의 접촉각이 매우 낮게 측정됨을 알 수 있으며, 시료의 이동속도가 빨라짐에 따라, 또는 시료와의 거리가 멀어짐에 따라 표면 세정효과가 감소함을 알 수 있다. 그러나, 이러한 표면 세정효과의 감소는 본 발명에 의한 장치를 여러 개를 연결하여 이용하면 쉽게 해결할 수 있으며, 또한 넓은 면적의 시료도 여러 개를 연결하여 이용하면 용이하게 세정할 수 있다.Figure 2 shows the results of the above, as can be seen in the figure as the sample movement speed of 10 cm / min is very complete surface cleaning can be seen that the contact angle with the water is measured very low, the movement speed of the sample It can be seen that the surface cleaning effect decreases as the speed increases or as the distance from the sample increases. However, the reduction of the surface cleaning effect can be easily solved by using a plurality of devices according to the present invention, and can also be easily cleaned by using a plurality of samples of a large area.
상기한 본 발명에 따른 표면 세정방법 및 장치는 세정을 요하는 표면에 널리 적용될 수 있으며, 특히, 일반 PCB 스트립(strip)과 리드프래임(leadframe) 또는 패키징(packaging)을 위한 모든 과정, 즉 본딩(bonding), 몰딩(molding), 솔더링(soldering), 칩 어태칭(chip attaching), 딥핑(dipping), 마킹(marking)공정 등에서 필요한 세정이나, TFT-LCD용 대면적 유리의 전세정(Pre-cleaning)처리, TFT-LCD용 대면적 유리에 올려진 PR(photo-resistor) 제거용 즉 에싱에 적용될 수 있다. 또한 상기한 표면 세정방법 및 장치는 반도체 제작시의 세정공정 및 PR(photo-resistor) 제거 공정에 응용될 수 있다.The surface cleaning method and apparatus according to the present invention described above can be widely applied to surfaces requiring cleaning, and in particular, all processes for general PCB strip and leadframe or packaging, that is, bonding ( Cleaning required for bonding, molding, soldering, chip attaching, dipping, marking, or pre-cleaning of large area glass for TFT-LCD ), It can be applied to the removal of PR (photo-resistor) on the large-area glass for TFT-LCD, ie ashing. In addition, the surface cleaning method and apparatus described above may be applied to a cleaning process and a photo-resistor (PR) removal process in manufacturing a semiconductor.
본 발명의 방법에 따른 대기압 플라즈마를 이용한 재료표면 세정방법은 무성방전에 의하여 발생되는 플라즈마를 기류의 흐름을 이용하여 좁은 방전공간 밖으로 분출시켜 이용함으로써 적용범위가 매우 넓으며 그 세정효과가 매우 뛰어나다는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 표면 세정방법은 시료위치가 작은 틈으로 이루어진 방전공간 내부에 제한되지 않고 플라즈마가 분출되어 나오는 부분에 위치하면 되므로 시료형태에 따른 제한이 적으며, 또한 고전압 전기장이 존재하는 공간 밖에 시료가 놓이므로 고전압에 의한 시료의 손상을 막을 수 있는 장점이 있다. 한편, 본 발명에 의한 대기압 플라즈마 발생장치에 대해 상대적으로 시료를 이동시키게 되면 시료의 표면을 연속적으로 세정하는 효과를 얻을 수 있으며 이와 같은 방법으로 대기압하에서 움직이는 시료에 대해 또는 움직이는 대기압 플라즈마 발생장치에 의해 연속적인 세정공정이 가능하다.The material surface cleaning method using atmospheric pressure plasma according to the method of the present invention uses the plasma generated by the silent discharge by ejecting it out of the narrow discharge space using the flow of airflow, so that the application range is very wide and the cleaning effect is very excellent. There is an advantage. In addition, the surface cleaning method of the present invention is not limited to the interior of the discharge space consisting of a small sample position, but only located in the portion where the plasma is ejected, there is little restriction according to the type of sample, and also outside the space where the high voltage electric field exists Since the sample is placed there is an advantage that can prevent the damage of the sample by high voltage. On the other hand, when the sample is moved relative to the atmospheric plasma generator according to the present invention, the surface of the sample can be continuously washed. In this manner, the sample can be moved under atmospheric pressure or by a moving atmospheric plasma generator. Continuous cleaning process is possible.
또한, 상기 방법에 사용되는 본 발명의 표면 세정장치는 매우 간단한 구조를 가짐으로써 경제성을 도모할 수 있으며 여러 가지 응용분야에 매우 쉽게 적용될 수 있는 장점이 있다. 구체적으로는, 일반 PCB 스트립(strip)과 리드프래임(leadframe) 또는 패키징(packaging)을 위한 모든 과정, 즉 본딩(bonding), 몰딩(molding), 솔더링(soldering), 칩 어태칭(chip attaching), 딥핑(dipping), 마킹(marking)공정 등에서 필요한 세정이나, TFT-LCD용 대면적 유리의 전세정(Pre-cleaning)처리, TFT-LCD용 대면적 유리에 올려진 PR(photo-resistor) 제거용 즉 에싱에 적용될 수 있다.In addition, the surface cleaning apparatus of the present invention used in the above method has an advantage that it can be economical by having a very simple structure and can be very easily applied to various applications. Specifically, all processes for general PCB strip and leadframe or packaging, ie bonding, molding, soldering, chip attaching, For cleaning required in dipping and marking processes, pre-cleaning of large-area glass for TFT-LCD, photo-resistor removal on large-area glass for TFT-LCD That is, it can be applied to ashing.
도 1은 본 발명에 따른 대기압 플라즈마를 이용한 세정장치의 바람직한 일예의 구조도이다.1 is a structural diagram of a preferred example of a cleaning apparatus using an atmospheric plasma according to the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 질소 대기압 플라즈마를 이용하여 세정한 유리기판의 물과의 접촉각을 측정한 그래프이다.FIG. 2 is a graph measuring the contact angle with water of the glass substrate cleaned using nitrogen atmosphere plasma in Example 1 of the present invention.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing
101: 절연체 102: 전극 103: 고전압 인버터101: insulator 102: electrode 103: high voltage inverter
104: 플라즈마 발생공간 105: 유입구 106: 배출구104: plasma generating space 105: inlet port 106: outlet port
107: 사용가스 저장용기 108: 유량조절기 109: 유량균일화 장치107: used gas storage container 108: flow controller 109: flow uniformity device
110: 플라즈마 111: 방열판 112: 접지110: plasma 111: heat sink 112: ground
113: 이동중인 시료113: Sample in motion
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